JP2014089144A - Semiconductor device and voltage monitoring system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem where a noise of a lower frequency than that of a transmission signal is difficult to remove by conventional methods.SOLUTION: According to one embodiment, a semiconductor device and a voltage monitoring system have a receiving circuit 1. The receiving circuit includes: an input stage circuit 10 that generates a first voltage VA and a second voltage VB that change in mutually opposite directions according to switching of the magnitude of a signal current; an adjustment circuit 12 that reduces a voltage difference between the first voltage VA and the second voltage VB by an adjustment current Iadj that is generated according to the voltage difference between the first voltage VA and the second voltage VB; and a comparator 15 that inverts the logic level of a reception signal DOUT on the basis of a magnitude relation between the first voltage VA and the second voltage VB.

Description

本発明は半導体装置及び電圧監視システムに関し、例えば異なる電源電圧で動作する他の半導体装置からのデータの受信処理を行う半導体装置及び電圧監視システムに関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a voltage monitoring system. For example, the present invention relates to a semiconductor device and a voltage monitoring system for receiving data from other semiconductor devices operating at different power supply voltages.

電気自動車或いはハイブリッド自動車では、電気モーターを駆動するために複数の電池セルを直列に接続した組電池を用いる。この組電池は、車輌の使用状況に応じて充放電がなされるため、車輌の使用状況に応じて電圧が変動する。このとき、電気モーターを適切に駆動するために組電池を構成する複数の電池セルのそれぞれの状態を監視して適切な性能を確保することが重要である。そのため、組電池を搭載した車輌では、組電池の状態を監視する電圧監視システムを搭載する。   In an electric vehicle or a hybrid vehicle, an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series is used to drive an electric motor. Since this assembled battery is charged / discharged according to the use situation of the vehicle, the voltage fluctuates according to the use situation of the vehicle. At this time, in order to appropriately drive the electric motor, it is important to monitor each state of the plurality of battery cells constituting the assembled battery to ensure appropriate performance. Therefore, a vehicle equipped with an assembled battery is equipped with a voltage monitoring system that monitors the state of the assembled battery.

電圧監視システムでは、複数の電池セルを複数個の電池モジュールに分類し、当該電池モジュール毎に電池セルの状態を監視する電池監視モジュールを設けて全ての電池セルの状態を監視する。また、電圧監視システムでは、電池監視モジュールを制御する制御部と電池監視モジュールとの間及び電池監視モジュール間を通信網により接続する。   In the voltage monitoring system, a plurality of battery cells are classified into a plurality of battery modules, and a battery monitoring module for monitoring the state of the battery cell is provided for each battery module to monitor the state of all the battery cells. In the voltage monitoring system, the control unit that controls the battery monitoring module and the battery monitoring module and the battery monitoring modules are connected by a communication network.

しかし、組電池及び電圧監視システムは、その性質上、電気モーターの近傍に配置されることが多く、電気モーターの動作に伴うノイズが通信網に混入し、通信不良を生じるおそれがある。そこで、特許文献1、2に通信網に混入するノイズに対する耐性を向上させるための技術が開示されている。   However, the assembled battery and the voltage monitoring system are often arranged in the vicinity of the electric motor due to their properties, and noise accompanying the operation of the electric motor may enter the communication network and cause communication failure. Therefore, Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for improving resistance to noise mixed in a communication network.

特許文献1では、多段構成の受信回路を有する。そして、ステージ間を接続する配線上にコンデンサを設けて、通信網を構成する配線に混入したノイズをフィルタすることで、受信信号に対するノイズの影響を低減する。   Patent Document 1 has a multistage receiving circuit. Then, a capacitor is provided on the wiring connecting the stages, and the noise mixed in the wiring configuring the communication network is filtered, thereby reducing the influence of the noise on the received signal.

また、特許文献2では、コンパレータにヒステリシスを設けることで、小さな過渡的ノイズ及びリンギングの除去を行うことが開示されている。   Patent Document 2 discloses that a small transient noise and ringing are removed by providing hysteresis in a comparator.

米国特許出願公開第2010/0277231号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0277231 特表2003−509882号公報Special table 2003-509882 gazette

しかしながら、特許文献1、2に記載の技術では、通信に用いる信号よりも周波数が高いノイズは除去できるものの、通信信号よりも低い周波数のノイズについては除去できない問題がある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that noise having a frequency lower than that of a signal used for communication can be removed, but noise having a frequency lower than that of a communication signal cannot be removed. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態によれば、半導体装置及び電圧監視システムは、受信回路を有する。そして、受信回路は、信号電流の大きさの切り替わりに応じて互いに逆方向に変動する第1、第2の電圧を生成する入力段回路と、第1の電圧と第2の電圧との電圧差に応じて生成する調整電流により第1の電圧と第2の電圧との電圧差を縮小する調整回路と、第1の電圧と第2の電圧の大小関係に基づき受信信号の論理レベルを反転させるコンパレータと、を有する。   According to one embodiment, the semiconductor device and the voltage monitoring system have a receiving circuit. The receiving circuit includes: an input stage circuit that generates first and second voltages that change in opposite directions according to switching of the magnitude of the signal current; and a voltage difference between the first voltage and the second voltage. An adjustment circuit that reduces a voltage difference between the first voltage and the second voltage by an adjustment current generated in accordance with the first and second voltages, and a logic level of the received signal is inverted based on a magnitude relationship between the first voltage and the second voltage. And a comparator.

一実施の形態によれば、半導体装置は、ノイズ耐性の高い受信回路を実現できる。   According to one embodiment, the semiconductor device can realize a receiving circuit with high noise resistance.

電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムVMSの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the voltage monitoring system VMS which monitors the output voltage of the assembled battery which supplies electric power to an electric vehicle etc. 電圧監視モジュールVMM1〜VMMn及びセルモニタ部CMUの接続関係を示す電圧監視システムVMSの要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of the voltage monitoring system VMS which shows the connection relation of voltage monitoring module VMM1-VMMn and the cell monitoring part CMU. 電圧監視モジュールVMM1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of voltage monitoring module VMM1. 電圧監視システムにおける電圧監視モジュールの制御手順を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control procedure of the voltage monitoring module in a voltage monitoring system. 実施の形態1にかかる受信回路及び送信回路を含む電圧監視モジュールのブロック図である。2 is a block diagram of a voltage monitoring module including a receiving circuit and a transmitting circuit according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1にかかる受信回路及び送信回路の詳細な回路図である。FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a receiving circuit and a transmitting circuit according to the first exemplary embodiment. 実施の形態1にかかる受信回路において調整回路を無効化した場合の受信回路の動作を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating an operation of the receiving circuit when the adjustment circuit is invalidated in the receiving circuit according to the first exemplary embodiment; ノイズの入力がない場合、又は、ノイズ波形の中点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の実施の形態1にかかる受信回路の動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation of the receiving circuit according to the first exemplary embodiment when no noise is input or when noise having a voltage near the midpoint of a noise waveform is applied. ノイズ波形の上側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の実施の形態1にかかる受信回路の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing the operation of the receiving circuit according to the first exemplary embodiment when noise having a voltage near the upper vertex of a noise waveform is applied. ノイズ波形の下側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の実施の形態1にかかる受信回路の動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation of the receiving circuit according to the first exemplary embodiment when noise having a voltage near the lower apex of the noise waveform is applied. 実施の形態1にかかる受信回路の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart illustrating an operation of the receiving circuit according to the first exemplary embodiment; 実施の形態1にかかる受信回路による効果を説明するための受信回路の比較例の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a comparative example of a receiving circuit for explaining the effect of the receiving circuit according to the first exemplary embodiment; 図11に示した受信回路の動作を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating an operation of the receiving circuit illustrated in FIG. 11. 実施の形態2にかかる電圧監視モジュールVMM1〜VMMn及びセルモニタ部CMUの接続関係を示す電圧監視システムVMSの要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of the voltage monitoring system VMS which shows the connection relation of the voltage monitoring modules VMM1-VMMn concerning Embodiment 2, and the cell monitoring part CMU. 実施の形態2にかかる電圧監視システムVMSにおける電圧監視モジュールの制御手順を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a control procedure of a voltage monitoring module in the voltage monitoring system VMS according to the second exemplary embodiment; 実施の形態2にかかる受信回路及び送信回路を含む電圧監視モジュールのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a voltage monitoring module including a receiving circuit and a transmitting circuit according to a second embodiment. 実施の形態2にかかる受信回路及び送信回路の詳細な回路図である。FIG. 4 is a detailed circuit diagram of a receiving circuit and a transmitting circuit according to the second embodiment.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary.

まず、実施の形態を理解するための前提として、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムについて説明する。まず、図1を参照して、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムVMSの構成の概要について説明する。図1は、電気自動車などに電源を供給する組電池の出力電圧を監視する電圧監視システムVMSの構成を示すブロック図である。電圧監視システムVMSは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMn(nは、2以上の整数)、絶縁素子INS1及びINS2、セルモニタ部(Cell Monitoring Unit)CMU及び電池管理部(Battery Management Unit)BMUを有する。セルモニタ部CMU及び電池管理部BMUは、例えばマイクロコンピュータ(以下、MCU:Micro Computing Unit)で構成される。   First, as a premise for understanding the embodiment, a voltage monitoring system that monitors the output voltage of an assembled battery that supplies power to an electric vehicle or the like will be described. First, the outline of the configuration of a voltage monitoring system VMS that monitors the output voltage of an assembled battery that supplies power to an electric vehicle or the like will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a voltage monitoring system VMS that monitors the output voltage of an assembled battery that supplies power to an electric vehicle or the like. The voltage monitoring system VMS includes voltage monitoring modules VMM1 to VMMn (n is an integer of 2 or more), insulating elements INS1 and INS2, a cell monitoring unit (Cell Monitoring Unit) CMU, and a battery management unit (Battery Management Unit) BMU. The cell monitoring unit CMU and the battery management unit BMU are configured by, for example, a microcomputer (hereinafter, MCU: Micro Computing Unit).

電圧監視システムVMSは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnにより、組電池assyの電圧を監視する。組電池assyは、直列接続されたn個の電池モジュールEM1〜EMnを有する。電池モジュールEM1〜EMnのそれぞれは、直列接続されたm個(mは、2以上の整数)の電池セルを有する。すなわち、組電池assyでは、(m×n)個の電池セルが直列に接続される。これにより、組電池assyは高い出力電圧を得ることができる。   The voltage monitoring system VMS monitors the voltage of the assembled battery assy by the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn. The assembled battery assy has n battery modules EM1 to EMn connected in series. Each of the battery modules EM1 to EMn has m battery cells (m is an integer of 2 or more) connected in series. That is, in the assembled battery assy, (m × n) battery cells are connected in series. Thereby, the assembled battery assy can obtain a high output voltage.

セルモニタ部CMUは、絶縁素子INS2を介して電圧監視モジュールVMMnの通信入力端子と接続され、絶縁素子INS1を介して電圧監視モジュールVMM1の通信出力端子と接続される。絶縁素子INS1及びINS2は、例えばフォトカプラなどが用いられ、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnとセルモニタ部CMUとを電気的に分離する。これにより、故障などの際に組電池assyからセルモニタ部CMUへ高電圧が印加されることによる、セルモニタ部CMUの破損を防止することができる。   The cell monitoring unit CMU is connected to the communication input terminal of the voltage monitoring module VMMn via the insulating element INS2, and is connected to the communication output terminal of the voltage monitoring module VMM1 via the insulating element INS1. As the insulating elements INS1 and INS2, for example, photocouplers are used, and the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and the cell monitoring unit CMU are electrically separated. As a result, it is possible to prevent the cell monitor unit CMU from being damaged due to a high voltage applied from the assembled battery assy to the cell monitor unit CMU in the event of a failure.

セルモニタ部CMUは電池管理部BMUと更に接続される。セルモニタ部CMUは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnによる電圧監視結果から各電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部BMUに通知する。また、セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUからの指令に応じ、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの動作を制御する。電池管理部BMUは、エンジンコントロール部(Engine Control Unit)ECUと更に接続される。電池管理部BMUは、セルモニタ部CMUから通知された各電池セルの出力電圧及びエンジンコントロール部ECUからの指令に応じて、電圧監視システムVMSの動作を制御する。また、電池管理部BMUは、電圧監視システムVMSや組電池assyの状態に関する情報などを、エンジンコントロール部ECUへ通知する。セルモニタ部CMU及び電池管理部BMUの動作については、後述の電圧監視システムVMSの動作の説明において詳述する。   The cell monitoring unit CMU is further connected to the battery management unit BMU. The cell monitoring unit CMU calculates the output voltage of each battery cell from the voltage monitoring results by the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and notifies the battery management unit BMU. In addition, the cell monitoring unit CMU controls the operation of the voltage monitoring modules VMM <b> 1 to VMMn in response to a command from the battery management unit BMU. Battery management unit BMU is further connected to an engine control unit ECU. The battery management unit BMU controls the operation of the voltage monitoring system VMS according to the output voltage of each battery cell notified from the cell monitoring unit CMU and the command from the engine control unit ECU. Further, the battery management unit BMU notifies the engine control unit ECU of information on the state of the voltage monitoring system VMS and the assembled battery assy. The operations of the cell monitoring unit CMU and the battery management unit BMU will be described in detail in the description of the operation of the voltage monitoring system VMS described later.

次いで、図2を参照して、電圧監視モジュールVMM1〜VMMn及びセルモニタ部CMUの接続関係について説明する。図2は、電圧監視モジュールVMM1〜VMMn及びセルモニタ部CMUの接続関係を示す電圧監視システムVMSの要部のブロック図である。電圧監視モジュールVMM1〜VMMnは、それぞれ電池モジュールEM1〜EMnと接続され、電池モジュールEM1〜EMnから受ける電圧を監視する。電圧監視モジュールVMM1〜VMMnはデイジーチェーンとして構成され、電圧監視モジュールVMM2〜VMMnの通信回路の出力が、それぞれ電圧監視モジュールVMM1〜VMM(n−1)の通信回路の入力と接続される。   Next, a connection relationship between the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and the cell monitoring unit CMU will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the main part of the voltage monitoring system VMS showing the connection relationship between the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and the cell monitoring unit CMU. The voltage monitoring modules VMM1 to VMMn are connected to the battery modules EM1 to EMn, respectively, and monitor voltages received from the battery modules EM1 to EMn. The voltage monitoring modules VMM1 to VMMn are configured as a daisy chain, and the outputs of the communication circuits of the voltage monitoring modules VMM2 to VMMn are connected to the inputs of the communication circuits of the voltage monitoring modules VMM1 to VMM (n−1), respectively.

セルモニタ部CMUは、絶縁素子INS2を介して、電圧監視モジュールVMMnに制御信号を出力する。なお、電圧監視モジュールVMM1〜VMM(n−1)に対する制御信号は、デイジーチェーン構成を利用して、電圧監視モジュールVMM1〜VMM(n−1)に伝達される。これにより、セルモニタ部CMUは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの動作を制御する。電圧監視モジュールVMM1〜VMMnは、セルモニタ部CMUからの制御信号に応じ、絶縁素子INS1を介して、監視結果をセルモニタ部CMUへ出力する。なお、電圧監視モジュールVMM2〜VMMnからの監視結果は、デイジーチェーン構成を利用して、セルモニタ部CMUに伝達される。   The cell monitoring unit CMU outputs a control signal to the voltage monitoring module VMMn via the insulating element INS2. Note that the control signals for the voltage monitoring modules VMM1 to VMM (n−1) are transmitted to the voltage monitoring modules VMM1 to VMM (n−1) using the daisy chain configuration. Thereby, the cell monitoring unit CMU controls the operation of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn. The voltage monitoring modules VMM1 to VMMn output monitoring results to the cell monitoring unit CMU via the insulating element INS1 in response to a control signal from the cell monitoring unit CMU. The monitoring results from the voltage monitoring modules VMM2 to VMMn are transmitted to the cell monitoring unit CMU using a daisy chain configuration.

次いで、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnのそれぞれの構成について説明する。なお、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnは、それぞれ同様の構成を有する。よって、代表例として、電圧監視モジュールVMM1の構成について、図3を参照して説明する。図3は、電圧監視モジュールVMM1の構成を示すブロック図である。電圧監視モジュールVMM1は、電源回路VMM_S、通信回路VMM_C、電圧測定回路VMC、セルバランス回路CB1〜CBm(mは2以上の整数)、電源端子VCC、入力端子V_1〜V_(m+1)、セルバランス入力端子VB1〜VBm、通信入力端子Tin及び通信出力端子Toutを有する。   Next, each configuration of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn will be described. The voltage monitoring modules VMM1 to VMMn have the same configuration. Therefore, as a representative example, the configuration of the voltage monitoring module VMM1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the voltage monitoring module VMM1. The voltage monitoring module VMM1 includes a power supply circuit VMM_S, a communication circuit VMM_C, a voltage measurement circuit VMC, cell balance circuits CB1 to CBm (m is an integer of 2 or more), a power supply terminal VCC, input terminals V_1 to V_ (m + 1), and a cell balance input. Terminals VB1 to VBm, a communication input terminal Tin, and a communication output terminal Tout are provided.

電池モジュールEM1は、高電圧側から順に、電池セルEC1〜ECmが直列接続されている。電圧監視モジュールVMM1は、電源端子VCCが電池セルEC1の高電圧側と接続される。電池セルECmの低電圧側は、入力端子V_(m+1)と接続される。入力端子の電圧は、電圧監視モジュールVMM1内で分岐され、電圧測定回路VMC及び通信回路VMM_Cにグランド電圧として供給される。これにより、電圧監視モジュールVMM1には、電池モジュールEM1の出力電圧が電源電圧として供給される。電源回路VMM_Sは、電源端子VCCを介して、電池セルEC1からの電源供給を受ける。電源回路VMM_Sは、通信回路VMM_C及び電圧測定回路VMCに電源を供給する。   In the battery module EM1, battery cells EC1 to ECm are connected in series in order from the high voltage side. In the voltage monitoring module VMM1, the power supply terminal VCC is connected to the high voltage side of the battery cell EC1. The low voltage side of the battery cell ECm is connected to the input terminal V_ (m + 1). The voltage of the input terminal is branched in the voltage monitoring module VMM1, and is supplied as a ground voltage to the voltage measurement circuit VMC and the communication circuit VMM_C. Thereby, the output voltage of the battery module EM1 is supplied to the voltage monitoring module VMM1 as the power supply voltage. The power supply circuit VMM_S receives power supply from the battery cell EC1 through the power supply terminal VCC. The power supply circuit VMM_S supplies power to the communication circuit VMM_C and the voltage measurement circuit VMC.

電圧測定回路VMCは、選択回路VMC_SEL、A/Dコンバータ(Analog to Digital Converter:ADC)VMC_ADC、レジスタVMC_REG及び制御回路VMC_CONを有する。選択回路VMC_SELは、スイッチSWa_1〜SWa_m及びSWb_1〜SWb_mを有する。スイッチSWa_1〜SWa_m及びSWb_1〜SWb_mは、制御回路VMC_CONからの制御信号によりオン/オフする。jを1〜mの整数とすると、電池セルECjの電圧を測定する場合には、スイッチSWa_j及びSWb_jが同時にオンとなる。これにより、電池セルECjの高電位側端子からの電圧が、入力端子V_jを介して、高電位側電圧VHとしてA/DコンバータVMC_ADCに供給される。同様に、電池セルECjの低電位側端子からの電圧が、入力端子V_(j+1)を介して、低電位側電圧VLとしてA/DコンバータVMC_ADCに供給される。   The voltage measurement circuit VMC includes a selection circuit VMC_SEL, an A / D converter (Analog to Digital Converter: ADC) VMC_ADC, a register VMC_REG, and a control circuit VMC_CON. The selection circuit VMC_SEL includes switches SWa_1 to SWa_m and SWb_1 to SWb_m. The switches SWa_1 to SWa_m and SWb_1 to SWb_m are turned on / off by a control signal from the control circuit VMC_CON. When j is an integer of 1 to m, the switches SWa_j and SWb_j are simultaneously turned on when measuring the voltage of the battery cell ECj. Thereby, the voltage from the high potential side terminal of the battery cell ECj is supplied to the A / D converter VMC_ADC as the high potential side voltage VH via the input terminal V_j. Similarly, the voltage from the low potential side terminal of the battery cell ECj is supplied to the A / D converter VMC_ADC as the low potential side voltage VL via the input terminal V_ (j + 1).

A/DコンバータVMC_ADCは、高電位側電圧VHと低電位側電圧VLの値をデジタル値である電圧値に変換する。そして、デジタル値である電圧値をレジスタVMC_REGに出力する。レジスタVMC_REGは、A/DコンバータVMC_ADCから出力された電圧値を記憶する。制御回路は、スイッチSWa_1〜SWa_m及びSWb_1〜SWb_mを順にオンにする動作を、所定の時間(例えば10msec)ごとに繰り返す。これにより、レジスタVMC_REGには、所定の時間ごとに、入力端子V_j及びV_(j+1)に供給される電圧の値が上書きされる。   The A / D converter VMC_ADC converts the values of the high potential side voltage VH and the low potential side voltage VL into voltage values that are digital values. Then, the digital voltage value is output to the register VMC_REG. The register VMC_REG stores the voltage value output from the A / D converter VMC_ADC. The control circuit repeats an operation of sequentially turning on the switches SWa_1 to SWa_m and SWb_1 to SWb_m every predetermined time (for example, 10 msec). As a result, the value of the voltage supplied to the input terminals V_j and V_ (j + 1) is overwritten in the register VMC_REG at every predetermined time.

通信回路VMM_Cは、通信入力端子Tinを介して、セルモニタ部CMUからの指令及び他の電圧監視モジュールVMM2〜VMMnからの出力を受ける。そして、通信回路VMM_Cは、セルモニタ部CMUからの指令を、制御回路VMC_CONに転送する。なお、通信回路VMM_Cは、電圧監視モジュールVMM2〜VMMnからの出力を、セルモニタ部CMUにそのまま転送する。   The communication circuit VMM_C receives commands from the cell monitoring unit CMU and outputs from the other voltage monitoring modules VMM2 to VMMn via the communication input terminal Tin. Then, the communication circuit VMM_C transfers the command from the cell monitoring unit CMU to the control circuit VMC_CON. The communication circuit VMM_C transfers the outputs from the voltage monitoring modules VMM2 to VMMn to the cell monitoring unit CMU as they are.

セルバランス回路CBjと外付け抵抗R_jとは、セルバランス入力端子VBjを介して、それぞれ入力端子V_jと入力端子V_(j+1)との間に接続される。セルバランス回路CBjがオンとなることにより、入力端子V_jと入力端子V_(j+1)との間が導通する。制御回路VMC_CONがセルバランス回路CB1〜CBmのオン/オフを制御することにより、電池セルEC1〜ECmのそれぞれを選択的に放電させる。   The cell balance circuit CBj and the external resistor R_j are connected between the input terminal V_j and the input terminal V_ (j + 1), respectively, via the cell balance input terminal VBj. When the cell balance circuit CBj is turned on, the input terminal V_j and the input terminal V_ (j + 1) are electrically connected. The control circuit VMC_CON controls the cell balance circuits CB1 to CBm to be turned on / off, thereby selectively discharging each of the battery cells EC1 to ECm.

続いて、図1を参照して、電圧監視システムVMSの動作について説明する。まず、電池セルの出力電圧監視動作について説明する。電圧監視システムVMSは、セルモニタ部CMUからの電圧監視動作開始指令に応じ、電池セルの出力電圧監視動作を開始する。例えば、エンジンコントロール部ECUは電気自動車のパワーオンを検出し、電池管理部BMUへ電圧監視システムVMSの起動指令を発する。電池管理部BMUは、電圧監視システムVMSの起動指令に応じ、セルモニタ部CMUに電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの起動指令を発する。セルモニタ部CMUは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの起動指令に応じ、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnへ電圧監視動作開始指令を発する。   Next, the operation of the voltage monitoring system VMS will be described with reference to FIG. First, the output voltage monitoring operation of the battery cell will be described. The voltage monitoring system VMS starts a battery cell output voltage monitoring operation in response to a voltage monitoring operation start command from the cell monitoring unit CMU. For example, the engine control unit ECU detects power-on of the electric vehicle, and issues a start command for the voltage monitoring system VMS to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU issues an activation command for the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn to the cell monitoring unit CMU in response to the activation command for the voltage monitoring system VMS. The cell monitoring unit CMU issues a voltage monitoring operation start command to the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn in response to the activation command of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn.

図3を参照して、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの動作について説明する。電圧監視動作開始指令を受けた電圧監視モジュールVMM1〜VMMnはそれぞれ同様の動作を行うので、以下では、電圧監視モジュールVMM1の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールVMM1は、セルモニタ部CMUからの電圧監視動作開始指令に応じ、電圧監視動作を開始する。具体的には、通信回路VMM_Cは、セルモニタ部CMUからの電圧監視動作開始指令を、電圧測定回路VMCの制御回路VMC_CONに転送する。制御回路VMC_CONは、電圧監視動作開始指令に応じ、スイッチSWa_j及びSWb_jをオンにする。これにより、入力端子V_j及びV_(j+1)は、それぞれA/DコンバータVMC_ADCと接続される。A/DコンバータVMC_ADCは、接続された入力端子V_j及びV_(j+1)に供給される電圧の大きさを、デジタル値である電圧値に変換し、電圧値をレジスタVMC_REGに書き込む。   The operation of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn will be described with reference to FIG. Since the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn that have received the voltage monitoring operation start command perform the same operation, the operation of the voltage monitoring module VMM1 will be described below as a representative example. The voltage monitoring module VMM1 starts a voltage monitoring operation in response to a voltage monitoring operation start command from the cell monitoring unit CMU. Specifically, the communication circuit VMM_C transfers a voltage monitoring operation start command from the cell monitoring unit CMU to the control circuit VMC_CON of the voltage measurement circuit VMC. The control circuit VMC_CON turns on the switches SWa_j and SWb_j in response to the voltage monitoring operation start command. Thereby, the input terminals V_j and V_ (j + 1) are connected to the A / D converter VMC_ADC, respectively. The A / D converter VMC_ADC converts the magnitude of the voltage supplied to the connected input terminals V_j and V_ (j + 1) into a voltage value that is a digital value, and writes the voltage value in the register VMC_REG.

この例では、制御回路VMC_CONは、所定の時間内にスイッチSWa_1〜SWa_m及びSWb_1〜SWb_mを順にオンにする。すなわち、所定時間内に、m回のスイッチング動作を繰り返す。所定の時間は、例えば10msecである。この場合、電圧監視モジュールVMM1は、所定の時間(10msec)ごとに、入力端子V_j及びV_(j+1)のそれぞれに供給される電圧の値を測定し、レジスタVMC_REGに逐次上書きすることとなる。電圧監視モジュールVMM1は、セルモニタ部CMUからの指令がない限り、上述の電圧監視動作を継続して行う。   In this example, the control circuit VMC_CON sequentially turns on the switches SWa_1 to SWa_m and SWb_1 to SWb_m within a predetermined time. That is, the switching operation is repeated m times within a predetermined time. The predetermined time is, for example, 10 msec. In this case, the voltage monitoring module VMM1 measures the value of the voltage supplied to each of the input terminals V_j and V_ (j + 1) every predetermined time (10 msec), and sequentially overwrites the register VMC_REG. The voltage monitoring module VMM1 continuously performs the above-described voltage monitoring operation unless there is a command from the cell monitoring unit CMU.

電気自動車の制御を行うために電池セルの出力電圧の値を参照する場合には、セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUからの指令に応じ、電圧値出力指令を電圧監視モジュールVMM1に発する。電圧監視モジュールVMM1は、電圧値出力指令に応じ、指定された入力端子の電圧値を、セルモニタ部CMUに出力する。具体的には、通信回路VMM_Cは、セルモニタ部CMUからの電圧値出力指令を、電圧測定回路VMCの制御回路VMC_CONに転送する。制御回路VMC_CONは、電圧値出力指令に応じ、レジスタVMC_REGに出力指令を発する。この際、制御回路VMC_CONは、レジスタVMC_REGに対し、いずれの入力端子の電圧値を出力するかを指定する。レジスタVMC_REGは、制御回路VMC_CONからの出力指令に応じ、出力指令を受けた時点における指定された入力端子の電圧値を、通信回路VMM_Cを介して、セルモニタ部CMUに出力する。   When referring to the value of the output voltage of the battery cell in order to control the electric vehicle, the cell monitoring unit CMU issues a voltage value output command to the voltage monitoring module VMM1 in response to the command from the battery management unit BMU. In response to the voltage value output command, the voltage monitoring module VMM1 outputs the voltage value of the designated input terminal to the cell monitoring unit CMU. Specifically, the communication circuit VMM_C transfers the voltage value output command from the cell monitoring unit CMU to the control circuit VMC_CON of the voltage measurement circuit VMC. The control circuit VMC_CON issues an output command to the register VMC_REG in response to the voltage value output command. At this time, the control circuit VMC_CON designates which input terminal voltage value is output to the register VMC_REG. In response to the output command from the control circuit VMC_CON, the register VMC_REG outputs the voltage value of the designated input terminal at the time of receiving the output command to the cell monitor unit CMU via the communication circuit VMM_C.

セルモニタ部CMUは、電圧監視モジュールVMM1から受け取った入力端子V_j及びV_(j+1)の電圧値から、電池セルECjの出力電圧を算出する。例えば、セルモニタ部CMUは、入力端子V_1と入力端子V_2との間の電圧の差から、電池セルEC1の出力電圧を算出することができる。その後、セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUの求めに応じて、算出した電池セルの出力電圧を、電池管理部BMUに通知する。   The cell monitoring unit CMU calculates the output voltage of the battery cell ECj from the voltage values of the input terminals V_j and V_ (j + 1) received from the voltage monitoring module VMM1. For example, the cell monitoring unit CMU can calculate the output voltage of the battery cell EC1 from the voltage difference between the input terminal V_1 and the input terminal V_2. Thereafter, the cell monitoring unit CMU notifies the battery management unit BMU of the calculated output voltage of the battery cell in response to the request of the battery management unit BMU.

なお、電気自動車がパワーオフとなる場合には、エンジンコントロール部ECUは電気自動車のパワーオフを検出し、電池管理部BMUへ電圧監視システムVMSの停止指令を発する。電池管理部BMUは、電圧監視システムVMSの停止指令に応じ、セルモニタ部CMUに電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの停止指令を発する。セルモニタ部CMUは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnの停止指令に応じ、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnへ電圧監視動作停止指令を発する。電圧監視モジュールVMM1は、セルモニタ部CMUからの電圧監視動作停止指令に応じ、電圧監視動作を停止する。具体的には、通信回路VMM_Cは、セルモニタ部CMUからの電圧監視動作停止指令を、電圧測定回路VMCの制御回路VMC_CONに転送する。制御回路VMC_CONは、電圧監視動作停止指令に応じ、スイッチSWa_1〜SWa_m及びSWb_1〜SWb_mを全てオフにする。これにより、電圧監視動作が停止する。   When the electric vehicle is powered off, the engine control unit ECU detects the power off of the electric vehicle and issues a stop command for the voltage monitoring system VMS to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU issues a command to stop the voltage monitoring modules VMM <b> 1 to VMMn to the cell monitoring unit CMU in response to the command to stop the voltage monitoring system VMS. The cell monitoring unit CMU issues a voltage monitoring operation stop command to the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn in response to the stop command of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn. The voltage monitoring module VMM1 stops the voltage monitoring operation in response to a voltage monitoring operation stop command from the cell monitoring unit CMU. Specifically, the communication circuit VMM_C transfers a voltage monitoring operation stop command from the cell monitoring unit CMU to the control circuit VMC_CON of the voltage measurement circuit VMC. The control circuit VMC_CON turns off all the switches SWa_1 to SWa_m and SWb_1 to SWb_m in response to the voltage monitoring operation stop command. As a result, the voltage monitoring operation is stopped.

以上では、電池セルの電圧監視動作について説明した。しかし、電圧監視システムVMSは、例えば電気自動車などに搭載されるので、電気自動車の使用状況などに応じた動作を行う必要がある。よって、以下では、電気自動車の使用状況に応じた電圧監視システムVMSの動作を説明する。   The battery cell voltage monitoring operation has been described above. However, since the voltage monitoring system VMS is mounted on, for example, an electric vehicle, it is necessary to perform an operation according to the usage state of the electric vehicle. Therefore, below, operation | movement of the voltage monitoring system VMS according to the use condition of an electric vehicle is demonstrated.

電気自動車を継続的に使用するためには、電気スタンドなどにおいて組電池assyの充電を行う必要がある。組電池assyを充電する場合は、エンジンコントロール部ECUが、例えば充電プラグの接続などの運転者の操作を検知し、組電池assyを充電するための充電指令を電池管理部BMUに発する。電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUからの充電指令に応じ、リレーREL1及びREL2を開ける。これにより、組電池assyとインバータINVとは、電気的に切断される。この状態で、例えば充電プラグを介して組電池assyに外部充電電圧CHARGEが供給されることにより、組電池assyが充電される。   In order to use the electric vehicle continuously, it is necessary to charge the assembled battery assy in a desk lamp or the like. When charging the assembled battery assy, the engine control unit ECU detects a driver's operation such as connection of a charging plug, for example, and issues a charging command for charging the assembled battery assy to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU opens the relays REL1 and REL2 in response to a charging command from the engine control unit ECU. Thereby, the assembled battery assy and the inverter INV are electrically disconnected. In this state, for example, the assembled battery assy is charged by supplying the external charging voltage CHARGE to the assembled battery assy through a charging plug.

一般に、電池セルなどの二次電池が過充電又は過放電されると、電池セルの寿命が短くなることが知られている。また、組電池assyのように複数の電池セルが直列接続された構成では、電池セルの製造ばらつきなどにより、同様の充放電動作を行わせても電圧のばらつきなどが生じる。このようなばらつきが生じたまま、組電池assyの充放電動作を繰り返すと、特定の電池セルのみの劣化、過充電又は過放電が発生する。その結果、組電池assy全体の短寿命化及び故障発生の原因となる。このため、直列接続された電池セルを用いる場合には、各電池セルの電圧のバランス(いわゆるセルバランス)を維持する必要がある。   Generally, it is known that when a secondary battery such as a battery cell is overcharged or overdischarged, the life of the battery cell is shortened. In addition, in a configuration in which a plurality of battery cells are connected in series as in the assembled battery assy, voltage variations and the like occur even when the same charge / discharge operation is performed due to manufacturing variations of the battery cells. If the charging / discharging operation of the assembled battery assy is repeated with such variations occurring, only a specific battery cell is deteriorated, overcharged or overdischarged. As a result, the entire assembled battery assy is shortened and causes failure. For this reason, when using battery cells connected in series, it is necessary to maintain the voltage balance of each battery cell (so-called cell balance).

以下では、電気スタンドなどにおける充電時の電圧監視システムVMSの電池セルの動作について説明する。なお、電池セルの出力電圧監視動作及び電池セルの出力電圧の算出方法については、上述と同様であるので、適宜説明を省略する。   Below, operation | movement of the battery cell of the voltage monitoring system VMS at the time of charge in a desk lamp etc. is demonstrated. The battery cell output voltage monitoring operation and the battery cell output voltage calculation method are the same as described above, and thus the description thereof will be omitted as appropriate.

まず、電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUからの充電指令に応じ、セルモニタ部CMUに出力電圧測定指令を発する。セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUからの出力電圧測定指令に応じ、組電池assyを構成する全ての電池セルの出力電圧を算出し、電池管理部BMUに通知する。電池管理部BMUは、組電池assyの中で最も出力電圧が低い電池セルを特定する。ここでは、説明を簡略化するため、電池モジュールEM1の電池セルEC1が、組電池assyの中で最も出力電圧が低い電池セルであるとする。   First, the battery management unit BMU issues an output voltage measurement command to the cell monitoring unit CMU in response to a charge command from the engine control unit ECU. The cell monitoring unit CMU calculates the output voltages of all the battery cells constituting the assembled battery assy in response to the output voltage measurement command from the battery management unit BMU, and notifies the battery management unit BMU. The battery management unit BMU specifies the battery cell having the lowest output voltage among the assembled batteries assy. Here, in order to simplify the description, it is assumed that the battery cell EC1 of the battery module EM1 is the battery cell having the lowest output voltage in the assembled battery assy.

その後、電池管理部BMUは、セルバランス動作指令をセルモニタ部CMUに発する。セルモニタ部CMUは、セルバランス動作指令に応じて、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnに放電指令を発する。以下では、電圧監視モジュールVMM1の動作を代表例として説明する。電圧監視モジュールVMM1では、電圧測定回路VMCの制御回路VMC_CONが、通信回路VMM_Cを介して、放電指令を受ける。制御回路VMC_CONは、放電指令に応じ、セルバランス回路CB2〜CBmをオンにする。これにより、電池セルEC2〜ECmが放電される。   Thereafter, the battery management unit BMU issues a cell balance operation command to the cell monitoring unit CMU. The cell monitoring unit CMU issues a discharge command to the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn according to the cell balance operation command. Hereinafter, the operation of the voltage monitoring module VMM1 will be described as a representative example. In the voltage monitoring module VMM1, the control circuit VMC_CON of the voltage measurement circuit VMC receives a discharge command via the communication circuit VMM_C. The control circuit VMC_CON turns on the cell balance circuits CB2 to CBm in response to the discharge command. Thereby, the battery cells EC2 to ECm are discharged.

セルモニタ部CMUは、放電中の電池セルEC2〜ECmの出力電圧値を逐次算出する。そして、各電池セルの出力電圧が電池セルEC1の出力電圧まで降下した場合に、該当する電池セルの放電動作を停止させる放電停止指令を発する。以下では、放電により、電池セルEC2の出力電圧が電池セルEC1の出力電圧まで降下した場合について説明する。まず、セルモニタ部CMUは、電池セルEC2の出力電圧が電池セルEC1の出力電圧まで降下したことを検出する。そして、電圧監視モジュールVMM1に電池セルEC2の放電停止指令を発する。   The cell monitoring unit CMU sequentially calculates the output voltage values of the battery cells EC2 to ECm that are being discharged. When the output voltage of each battery cell drops to the output voltage of the battery cell EC1, a discharge stop command is issued to stop the discharge operation of the corresponding battery cell. Below, the case where the output voltage of battery cell EC2 falls to the output voltage of battery cell EC1 by discharge is demonstrated. First, the cell monitoring unit CMU detects that the output voltage of the battery cell EC2 has dropped to the output voltage of the battery cell EC1. Then, a discharge stop command for the battery cell EC2 is issued to the voltage monitoring module VMM1.

電圧監視モジュールVMM1の制御回路VMC_CONは、通信回路VMM_Cを介して、電池セルEC2の放電停止指令を受ける。制御回路VMC_CONは、電池セルEC2の放電停止指令に応じて、セルバランス回路CB2をオフにする。これにより、電池セルEC2の放電は停止し、電池セルEC2の出力電圧は電池セルEC1の出力電圧と同じになる。セルモニタ部CMUが同様の動作を行うことにより、電池モジュールEM1の電池セルEC3〜ECm及び電池モジュールEM2〜EMnの各電池セルの出力電圧も、電池セルEC1の出力電圧と同じになる。これにより、電池モジュールEM2〜EMnの各電池セルの出力電圧が均一化され、セルモニタ部CMUはセルバランス動作を終了する。セルモニタ部CMUは、セルバランス動作終了を、電池管理部BMUに通知する。   The control circuit VMC_CON of the voltage monitoring module VMM1 receives a discharge stop command for the battery cell EC2 via the communication circuit VMM_C. The control circuit VMC_CON turns off the cell balance circuit CB2 in response to a discharge stop command for the battery cell EC2. Thereby, the discharge of the battery cell EC2 is stopped, and the output voltage of the battery cell EC2 becomes the same as the output voltage of the battery cell EC1. When the cell monitoring unit CMU performs the same operation, the output voltages of the battery cells EC3 to ECm of the battery module EM1 and the battery cells of the battery modules EM2 to EMn are also the same as the output voltage of the battery cell EC1. Thereby, the output voltage of each battery cell of the battery modules EM2 to EMn is equalized, and the cell monitor unit CMU ends the cell balance operation. The cell monitor unit CMU notifies the battery management unit BMU of the end of the cell balance operation.

電池管理部BMUは、セルバランス動作終了の通知に応じ、充電プラグと接続される受電部(不図示)に、充電開始の指令を発する。これにより、組電池assyに外部充電電圧CHARGEが供給され、組電池assyの充電が開始する。   In response to the notification of the end of the cell balance operation, the battery management unit BMU issues a charge start command to a power receiving unit (not shown) connected to the charging plug. Thereby, the external charging voltage CHARGE is supplied to the assembled battery assy, and charging of the assembled battery assy is started.

セルモニタ部CMUは、充電中の各電池セルの出力電圧を監視する。そして、いずれかの電池セルの出力電圧が充電上限電圧に到達したならば、過充電警報を電池管理部BMUに通知する。電池管理部BMUは、過充電警報の通知に応じ、受電部に充電停止の指令を発する。これにより、外部充電電圧CHARGEの供給が遮断され、充電は停止する。充電上限電圧は、電池セルの過充電の発生を確実に防止するため、過充電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過充電時の閾値電圧レベルよりも小さい電圧値を設定することが望ましい。   The cell monitoring unit CMU monitors the output voltage of each battery cell being charged. Then, if the output voltage of any battery cell reaches the charge upper limit voltage, an overcharge alarm is notified to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU issues a charge stop command to the power receiving unit in response to the overcharge alarm notification. As a result, the supply of the external charging voltage CHARGE is interrupted and charging is stopped. The upper limit charging voltage is desirably set to a voltage value having a sufficient margin from the voltage level at the time of overcharging and smaller than the threshold voltage level at the time of overcharging in order to reliably prevent the battery cell from being overcharged. .

なお、電池モジュールEM1〜EMnの各電池セルの充電特性には、ばらつきがある。このため、充電後の各電池セルの電圧値には、ばらつきが生じる。よって、各電池セルの電圧値のばらつきを把握するため、セルモニタ部CMUは各電池セルの出力電圧を測定する。そして、各電池セルの出力電圧のばらつきが、規定範囲内に収まっているか否かを判定する。そして、判定結果を電池管理部BMUに通知する。   The charging characteristics of the battery cells of the battery modules EM1 to EMn vary. For this reason, variation occurs in the voltage value of each battery cell after charging. Therefore, the cell monitoring unit CMU measures the output voltage of each battery cell in order to grasp the variation in the voltage value of each battery cell. Then, it is determined whether or not the variation in the output voltage of each battery cell is within a specified range. Then, the determination result is notified to the battery management unit BMU.

各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっていない場合には、電池管理部BMUは、セルバランス動作の開始をセルモニタ部CMUに指令する。そしてセルバランス動作終了後、電池管理部BMUは、充電開始を受電部に指令する。一方、各電池セルの出力電圧のばらつきが規定範囲内に収まっている場合には、電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUに充電完了を通知する。エンジンコントロール部ECUは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池assyの充電が完了したことを表示する。以上のように、電圧監視システムVMSが電池セルの出力電圧を監視することにより、過充電を防止し、かつ良好なセルバランスを維持した状態で、組電池assyをフル充電状態まで充電することができる。   When the variation in the output voltage of each battery cell is not within the specified range, the battery management unit BMU instructs the cell monitoring unit CMU to start the cell balance operation. Then, after the cell balance operation is completed, the battery management unit BMU instructs the power reception unit to start charging. On the other hand, when the variation in the output voltage of each battery cell is within the specified range, the battery management unit BMU notifies the engine control unit ECU of the completion of charging. The engine control unit ECU displays that the charging of the assembled battery assy is completed on a display device provided in the driver's seat. As described above, the voltage monitoring system VMS can monitor the output voltage of the battery cell to charge the assembled battery assy to a fully charged state while preventing overcharge and maintaining a good cell balance. it can.

次いで、電気自動車を加速させる場合について説明する。電気自動車を加速させる場合には、エンジンコントロール部ECUが、例えばアクセルペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知して、電気自動車を加速させるための加速指令をインバータINV及び電池管理部BMUに発する。インバータINVは、エンジンコントロール部ECUからの加速指令に応じ、動作モードが直流→交流変換モードに切り替わる。電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUからの加速指令に応じ、リレーREL1及びREL2を閉じる。これにより、組電池assyからインバータINVに直流電圧が供給される。インバータINVは、直流電圧を交流電圧に変換し、モータジェネレータMGに供給する。モータジェネレータMGは、交流電圧の供給を受けることにより、駆動力を発生させる。モータジェネレータMGで発生した駆動力が、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に伝達されることにより、電気自動車は加速する。   Next, a case where the electric vehicle is accelerated will be described. In the case of accelerating the electric vehicle, the engine control unit ECU detects an operation of the driver such as depression of an accelerator pedal, for example, and issues an acceleration command for accelerating the electric vehicle to the inverter INV and the battery management unit BMU. To emit. Inverter INV switches the operation mode from DC to AC conversion mode in response to an acceleration command from engine control unit ECU. The battery management unit BMU closes the relays REL1 and REL2 in response to an acceleration command from the engine control unit ECU. As a result, a DC voltage is supplied from the assembled battery assy to the inverter INV. Inverter INV converts a DC voltage into an AC voltage and supplies it to motor generator MG. The motor generator MG generates driving force by receiving supply of AC voltage. The driving force generated by the motor generator MG is transmitted to the driving wheels via a drive shaft or the like, so that the electric vehicle is accelerated.

電気自動車が加速する場合には、電池セルに蓄えられた電力が消費され、電池セルの出力電圧は降下してゆく。従って、電池セルの過放電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムVMSは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。そして、例えばいずれかの電池セルの電圧が警告レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部CMUは電池管理部BMUに電圧降下警報を発する。電池管理部BMUは、電圧降下警報に応じて、組電池assyの充電残量低下警報をエンジンコントロール部ECUに発する。エンジンコントロール部ECUは、運転席に設けられた表示装置などに、組電池assyの充電残量低下警報を表示し、運転者に電池セルの過放電が生じる恐れがあることを報知する。これにより、電圧監視システムVMSは、走行停止などの過放電防止措置を取ることを、運転者に促すことができる。   When the electric vehicle accelerates, the electric power stored in the battery cell is consumed, and the output voltage of the battery cell drops. Therefore, measures to prevent overdischarge of the battery cell are necessary. Therefore, the voltage monitoring system VMS constantly monitors the output voltage of each battery cell during traveling. For example, when the voltage of any battery cell falls below the warning level voltage, the cell monitoring unit CMU issues a voltage drop alarm to the battery management unit BMU. In response to the voltage drop alarm, the battery management unit BMU issues a remaining charge reduction warning for the assembled battery assy to the engine control unit ECU. The engine control unit ECU displays an alarm for reducing the remaining charge of the assembled battery assy on a display device or the like provided in the driver's seat, and notifies the driver that the battery cell may be over-discharged. As a result, the voltage monitoring system VMS can prompt the driver to take an overdischarge prevention measure such as stoppage of travel.

なお、組電池assyの充電残量低下警報が放置され、その後も走行が続けられた場合には、電池セルの出力電圧はさらに低下する。よって、電池セルの過放電を防止するため、各電池セルの放電を停止する必要がある。例えばいずれかの電池セルの電圧が緊急停止レベル電圧を下回った場合には、セルモニタ部CMUは電池管理部BMUに緊急停止警報を発する。緊急停止レベル電圧は、電池セルの過放電の発生を確実に防止するため、過放電時の電圧レベルから十分なマージンを有する、過放電の閾値電圧レベルよりも大きい電圧値を設定することが望ましい。   In addition, when the remaining charge reduction alarm of the assembled battery assy is left and the vehicle continues to travel after that, the output voltage of the battery cell further decreases. Therefore, in order to prevent overdischarge of the battery cell, it is necessary to stop discharge of each battery cell. For example, when the voltage of any battery cell falls below the emergency stop level voltage, the cell monitoring unit CMU issues an emergency stop alarm to the battery management unit BMU. The emergency stop level voltage is desirably set to a voltage value larger than the overdischarge threshold voltage level having a sufficient margin from the voltage level at the time of overdischarge in order to reliably prevent occurrence of overdischarge of the battery cell. .

電池管理部BMUは、セルモニタ部CMUからの緊急停止警報に応じ、緊急停止動作を発動する。具体的には、電池管理部BMUは、リレーREL1及びREL2を開け、組電池assyからインバータINVへの電源供給を遮断する。これにより、電池セルの出力電圧降下が停止する。また、電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUに、緊急停止動作の実行を通知する。エンジンコントロール部ECUは、運転席に設けられた表示装置などに、緊急停止動作が発動されたことを表示する。これにより、電池セルの過放電の発生を確実に防止することができる。   The battery management unit BMU activates an emergency stop operation in response to an emergency stop alarm from the cell monitor unit CMU. Specifically, the battery management unit BMU opens the relays REL1 and REL2, and cuts off the power supply from the assembled battery assy to the inverter INV. Thereby, the output voltage drop of a battery cell stops. Further, the battery management unit BMU notifies the engine control unit ECU of the execution of the emergency stop operation. The engine control unit ECU displays that the emergency stop operation has been activated on a display device or the like provided in the driver's seat. Thereby, generation | occurrence | production of the overdischarge of a battery cell can be prevented reliably.

次いで、電気自動車を減速させる場合について説明する。電気自動車を減速させる場合には、エンジンコントロール部ECUが、例えばブレーキペダルの踏みこみなどの運転者の操作を検知し、電気自動車を減速させるための減速指令をインバータINV及び電池管理部BMUに発する。インバータINVは、エンジンコントロール部ECUからの減速指令に応じ、動作モードが交流→直流変換モードに切り替わる。電池管理部BMUは、エンジンコントロール部ECUからの減速指令に応じ、リレーREL1及びREL2を閉じる。モータジェネレータMGは、ドライブシャフトなどを介して伝達されるタイヤの回転力により、発電を行う。発電により生じる回転抵抗は、ドライブシャフトなどを介して、制動力として駆動輪に伝達される。これにより、電気自動車は減速する。この制動手法は、一般に回生ブレーキ動作と称される。回生ブレーキ動作により生じた交流電圧は、インバータINVに供給される。インバータINVは、モータジェネレータMGからの交流電圧を直流電圧に変換し、組電池assyに供給する。これにより、組電池assyは、回生ブレーキ動作で回収された電圧により充電される。   Next, a case where the electric vehicle is decelerated will be described. When the electric vehicle is decelerated, the engine control unit ECU detects a driver's operation such as depression of a brake pedal, for example, and issues a deceleration command for decelerating the electric vehicle to the inverter INV and the battery management unit BMU. . In the inverter INV, the operation mode is switched from AC to DC conversion mode in response to a deceleration command from the engine control unit ECU. The battery management unit BMU closes the relays REL1 and REL2 in response to a deceleration command from the engine control unit ECU. Motor generator MG generates power by the rotational force of the tire transmitted via a drive shaft or the like. The rotational resistance generated by the power generation is transmitted to the drive wheels as a braking force via a drive shaft or the like. Thereby, the electric vehicle decelerates. This braking method is generally referred to as regenerative braking operation. The AC voltage generated by the regenerative braking operation is supplied to the inverter INV. The inverter INV converts the AC voltage from the motor generator MG into a DC voltage and supplies it to the assembled battery assy. Thereby, the assembled battery assy is charged with the voltage recovered by the regenerative braking operation.

回生ブレーキ動作時には組電池assyが充電されるので、各電池セルの出力電圧は上昇する。よって、電池セルの過充電を防止する措置が必要である。そのため、電圧監視システムVMSは、走行時の各電池セルの出力電圧を常時監視する。セルモニタ部CMUは、回生ブレーキ動作開始時の各電池セルの出力電圧が充電上限電圧以下であるか否かを判定する。充電上限電圧よりも大きな出力電圧を有する電池セルが存在する場合には、セルモニタ部CMUは過充電警報を電池管理部BMUに発する。電池管理部BMUは、過充電警報に応じてリレーREL1及びREL2を開け、組電池assyが充電されることを防止する。   Since the assembled battery assy is charged during the regenerative braking operation, the output voltage of each battery cell rises. Therefore, measures to prevent overcharging of the battery cell are necessary. Therefore, the voltage monitoring system VMS constantly monitors the output voltage of each battery cell during traveling. The cell monitoring unit CMU determines whether or not the output voltage of each battery cell at the start of the regenerative braking operation is equal to or lower than the charge upper limit voltage. When there is a battery cell having an output voltage higher than the upper limit charging voltage, the cell monitoring unit CMU issues an overcharge alarm to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU opens the relays REL1 and REL2 in response to the overcharge alarm and prevents the assembled battery assy from being charged.

また、回生ブレーキ動作による充電中においても、セルモニタ部CMUは、電池セルの出力電圧の監視を継続する。そして、出力電圧が充電上限電圧に到達した電池セルが発見された場合には、セルモニタ部CMUは過充電警報を電池管理部BMUに発する。電池管理部BMUは、過充電警報に応じてリレーREL1及びREL2を開け、組電池assyが充電されることを防止する。これにより、組電池assyの過充電を防止できる。   Further, the cell monitoring unit CMU continues to monitor the output voltage of the battery cell even during charging by the regenerative braking operation. When a battery cell whose output voltage reaches the charge upper limit voltage is found, the cell monitor unit CMU issues an overcharge alarm to the battery management unit BMU. The battery management unit BMU opens the relays REL1 and REL2 in response to the overcharge alarm and prevents the assembled battery assy from being charged. Thereby, the overcharge of the assembled battery assy can be prevented.

上述では、電池セルの電圧が正常に検出できることを前提として、電圧監視システムVMSの動作を説明したが、実際には電池セルの出力電圧を正常に検出できない場合が有る。例えば、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnと組電池assyとの間の配線が断線してしまうと、断線箇所の電圧が異常降下又は異常上昇してしまい、セルモニタ部CMUは正常な電圧算出ができなくなる。このような断線が発生した場合には、電圧監視システムVMSの目的である電池セルの出力電圧の監視ができなくなるため、断線故障を検出することが求められる。   In the above description, the operation of the voltage monitoring system VMS has been described on the assumption that the voltage of the battery cell can be normally detected. However, in some cases, the output voltage of the battery cell may not be normally detected. For example, if the wiring between the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and the assembled battery assy is disconnected, the voltage at the disconnection part abnormally drops or abnormally increases, and the cell monitor unit CMU cannot calculate a normal voltage. When such a disconnection occurs, it becomes impossible to monitor the output voltage of the battery cell, which is the purpose of the voltage monitoring system VMS, so it is required to detect a disconnection failure.

そのため、セルモニタ部CMUには、出力電圧の値の適正範囲が予め記憶されている。算出した電池セルの出力電圧値が適正範囲から逸脱している場合には、セルモニタ部CMUは断線故障が発生したものと判定する。そして、セルモニタ部CMUは、断線故障の発生を電池管理部BMUに通知する。電池管理部BMUは、断線故障発生の通知に応じ、リレーREL1及びREL2開けて、インバータINVと組電池assyの接続を切断する。これにより、システムに更なる障害が発生することを防止する。また、電池管理部BMUは、断線故障の発生をエンジンコントロール部ECUに通知する。エンジンコントロール部ECUは、運転席に設けられた表示装置などに断線故障の発生を表示し、運転者に故障発生を報知する。以上のように、電圧監視システムVMSは、断線故障の発生を検出することも可能である。なお、断線故障の発生を検出するためには、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnが断線故障を検出するための構成を有する必要があるが、この構成は、例えば、特願2012−122688等に開示されている。   Therefore, the cell monitor unit CMU stores in advance an appropriate range of output voltage values. When the calculated output voltage value of the battery cell deviates from the appropriate range, the cell monitoring unit CMU determines that a disconnection failure has occurred. Then, the cell monitoring unit CMU notifies the battery management unit BMU that a disconnection failure has occurred. The battery management unit BMU opens the relays REL1 and REL2 and disconnects the connection between the inverter INV and the assembled battery assy in response to the notification of the occurrence of the disconnection failure. This prevents a further failure from occurring in the system. Further, the battery management unit BMU notifies the engine control unit ECU of the occurrence of the disconnection failure. The engine control unit ECU displays the occurrence of the disconnection failure on a display device or the like provided in the driver's seat, and notifies the driver of the occurrence of the failure. As described above, the voltage monitoring system VMS can also detect the occurrence of a disconnection failure. In order to detect the occurrence of the disconnection failure, the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn need to have a configuration for detecting the disconnection failure. This configuration is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 2012-122688. ing.

なお、電圧監視システムVMSの構成及び動作は例示に過ぎない。従って、例えば、セルモニタ部CMU及び電池管理部BMUは、1つの回路ブロックに統合することが可能である。また、セルモニタ部CMUと電池管理部BMUが分担する機能の全部又は一部を相互に代替することが可能である。さらに、セルモニタ部CMU、電池管理部BMU及びエンジンコントロール部ECUは、1つの回路ブロックに統合することが可能である。また、エンジンコントロール部ECUは、セルモニタ部CMU及び電池管理部BMUの機能の全部又は一部を代替することが可能である。   Note that the configuration and operation of the voltage monitoring system VMS are merely examples. Therefore, for example, the cell monitor unit CMU and the battery management unit BMU can be integrated into one circuit block. Moreover, it is possible to mutually substitute all or part of the functions shared by the cell monitoring unit CMU and the battery management unit BMU. Furthermore, the cell monitoring unit CMU, the battery management unit BMU, and the engine control unit ECU can be integrated into one circuit block. The engine control unit ECU can replace all or part of the functions of the cell monitoring unit CMU and the battery management unit BMU.

実施の形態1
上記説明では、図1〜図3を用いて電圧監視システムVMSの構成及び動作について説明した。実施の形態1にかかる半導体装置は、送信回路及び受信回路を有する。この送信回路及び受信回路は、上記説明の電圧監視モジュールVMM1〜VMMn等に適用できるものである。そこで、実施の形態1にかかる半導体装置(例えば、電圧監視モジュールVMM1〜VMMn)を含む電圧監視システムVMSにおける制御命令送信手順について説明する。
Embodiment 1
In the above description, the configuration and operation of the voltage monitoring system VMS have been described with reference to FIGS. The semiconductor device according to the first embodiment includes a transmission circuit and a reception circuit. The transmission circuit and the reception circuit can be applied to the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn described above. Therefore, a control command transmission procedure in the voltage monitoring system VMS including the semiconductor device according to the first embodiment (for example, the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn) will be described.

図4に、電圧監視システムVMSにおける電圧監視モジュールの制御手順を示すタイミングチャートを示す。図4に示すように、電圧監視システムVMSでは、上位システムである電池管理部BMUからの指示に基づきセルモニタ部CMUが第1の命令(例えば、電圧監視動作開始命令VMSTを発行することで、電圧監視モジュールに電圧監視動作の開始を指示する。図4に示す例では、セルモニタ部CMUが電圧監視モジュールVMM2を指定して電圧監視動作開始命令VMSTを発行する。そして、電圧監視動作開始命令VMSTは、まず、デイジーチェーンの最下位に位置する電圧監視モジュールVMMnに受信される。しかし、電圧監視モジュールVMMnは、電圧監視動作開始命令VMSTが自身宛でないため、受信した電圧監視動作開始命令VMSTを次段に位置する電圧監視モジュールVMMn−1に送信する。このようにして、電圧監視システムVMSでは、受信した命令が自身宛でない場合、命令を受信した電圧監視モジュールは次段の電圧監視モジュールに順次送信する。   FIG. 4 shows a timing chart showing the control procedure of the voltage monitoring module in the voltage monitoring system VMS. As shown in FIG. 4, in the voltage monitoring system VMS, the cell monitoring unit CMU issues a first command (for example, a voltage monitoring operation start command VMST based on an instruction from the battery management unit BMU, which is a host system, to 4, the cell monitoring unit CMU designates the voltage monitoring module VMM2 and issues a voltage monitoring operation start command VMST, which is the voltage monitoring operation start command VMST. First, the voltage monitoring module VMMn located at the lowest position of the daisy chain receives the voltage monitoring operation start command VMST since the voltage monitoring operation start command VMST is not addressed to itself. To the voltage monitoring module VMMn-1 located in the stage. In the monitoring system VMS, if the command received is not addressed to itself, the voltage monitoring module which has received the instruction sequence transmitted to the next stage of the voltage monitoring module.

そして、電圧監視モジュールVMM2を指定した電圧監視動作開始命令VMSTが電圧監視モジュールVMM2に達すると、電圧監視モジュールVMM2は、受信が正しく行われたことを示す応答信号ACKを出力する。また、電圧監視モジュールVMM2は、電圧測定動作開始命令VMSTに基づき電圧監視動作を開始する。一方、図4に示す例では、応答信号ACKは、電圧監視モジュールVMM2から電圧監視モジュールVMM2の上位に位置する電圧監視モジュールVMM1に送信される。このとき、電圧監視モジュールVMM1は、デイジーチェーンの最上位に位置しているため、受信した応答信号ACKをセルモニタ部CMUに送信する。   When the voltage monitoring operation start command VMST specifying the voltage monitoring module VMM2 reaches the voltage monitoring module VMM2, the voltage monitoring module VMM2 outputs a response signal ACK indicating that the reception has been performed correctly. Further, the voltage monitoring module VMM2 starts the voltage monitoring operation based on the voltage measurement operation start command VMST. On the other hand, in the example illustrated in FIG. 4, the response signal ACK is transmitted from the voltage monitoring module VMM2 to the voltage monitoring module VMM1 positioned above the voltage monitoring module VMM2. At this time, since the voltage monitoring module VMM1 is located at the top of the daisy chain, it transmits the received response signal ACK to the cell monitoring unit CMU.

応答信号ACKを受信したセルモニタ部CMUは、電圧監視動作開始命令VMSTが正常に電圧監視モジュールVMM2に達したことを認識する。そして、セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUからの指示に基づき測定結果の取得を行う。図4に示す例では、セルモニタ部CMUが電圧監視モジュールVMM2を指定して測定結果の送信を指示する第2の命令(例えば、電圧値出力命令GETRES)を発行する。この電圧値出力命令GETRESは、電圧監視動作開始命令VMSTと同様にデイジーチェーンを構成する電圧監視モジュールの下位から上位に向かって伝達される。そして、電圧監視モジュールVMM2が電圧値出力命令GETRESを受信すると、電圧監視モジュールVMM2は、電圧値出力命令GETRESにより示される電池セルの測定結果RESを出力する。   The cell monitoring unit CMU that has received the response signal ACK recognizes that the voltage monitoring operation start command VMST has normally reached the voltage monitoring module VMM2. Then, the cell monitoring unit CMU acquires measurement results based on an instruction from the battery management unit BMU. In the example illustrated in FIG. 4, the cell monitoring unit CMU issues a second command (for example, a voltage value output command GETRES) that designates the voltage monitoring module VMM2 and instructs transmission of the measurement result. This voltage value output command GETRES is transmitted from the lower order to the higher order of the voltage monitoring modules constituting the daisy chain, similar to the voltage monitoring operation start instruction VMST. When the voltage monitoring module VMM2 receives the voltage value output command GETRES, the voltage monitoring module VMM2 outputs the measurement result RES of the battery cell indicated by the voltage value output command GETRES.

そして、測定結果RESは、電圧監視モジュールVMM2から電圧監視モジュールVMM2の上位に位置する電圧監視モジュールVMM1に送信される。このとき、電圧監視モジュールVMM1は、デイジーチェーンの最上位に位置しているため、受信した測定結果RESをセルモニタ部CMUに送信する。   Then, the measurement result RES is transmitted from the voltage monitoring module VMM2 to the voltage monitoring module VMM1 positioned above the voltage monitoring module VMM2. At this time, since the voltage monitoring module VMM1 is located at the top of the daisy chain, the received measurement result RES is transmitted to the cell monitoring unit CMU.

このように、電圧監視システムVMSでは、デイジーチェーン接続された電圧監視モジュールを介してセルモニタ部CMUが制御信号の送信と測定結果の受信とを行う。このとき、電圧監視システムVMSでは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnがそれぞれ異なる電源電圧で動作するため、電圧監視モジュール間を接続する配線に流れる電流を増減させることで信号の送受信を行う。   As described above, in the voltage monitoring system VMS, the cell monitoring unit CMU transmits the control signal and receives the measurement result via the voltage monitoring modules connected in a daisy chain. At this time, in the voltage monitoring system VMS, since the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn operate with different power supply voltages, signals are transmitted and received by increasing / decreasing the current flowing through the wiring connecting the voltage monitoring modules.

そこで、図5に実施の形態1にかかる受信回路及び送信回路を含む電圧監視モジュールのブロック図を示す。なお、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnはいずれも同じ構成であるため、図5では、電圧監視モジュールVMM1を電圧監視モジュールの代表例として示した。   FIG. 5 is a block diagram of the voltage monitoring module including the receiving circuit and the transmitting circuit according to the first embodiment. Since all of the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn have the same configuration, FIG. 5 shows the voltage monitoring module VMM1 as a representative example of the voltage monitoring module.

図5に示す様に、電圧監視モジュールVMM1は、通信回路、電圧測定回路、制御回路、レジスタ、セルバランス回路、電源回路を有する。そして、通信回路には、受信回路1及び送信回路2を有する。受信回路1は、デイジーチェーンの下位側に位置する電圧監視モジュールから出力される電流信号を受信する。この受信回路1は、電流信号から受信信号を生成し、受信信号を制御回路に伝達する。そして、制御回路は、受信信号に基づき送信された送信された命令を分析し、受信した命令が自身宛であれば、電圧測定回路、レジスタ等に動作命令を与える。また、制御回路は、受信した命令が自身宛でなければ送信回路2に受信回路1が受信した信号をそのまま出力することを指示する。送信回路2は、制御回路により指示されたデータをデイジーチェーンの上位に位置する電圧監視モジュールに出力する。なお、受信回路1、制御回路、送信回路2等の動作は、一例であり、任意に設定することができる。以下では、受信回路1、制御回路、送信回路2等が協働した動作についての説明は省略する。   As shown in FIG. 5, the voltage monitoring module VMM1 includes a communication circuit, a voltage measurement circuit, a control circuit, a register, a cell balance circuit, and a power supply circuit. The communication circuit includes a reception circuit 1 and a transmission circuit 2. The receiving circuit 1 receives a current signal output from a voltage monitoring module located on the lower side of the daisy chain. The reception circuit 1 generates a reception signal from the current signal and transmits the reception signal to the control circuit. Then, the control circuit analyzes the transmitted command transmitted based on the received signal and, if the received command is addressed to itself, gives an operation command to the voltage measurement circuit, the register, and the like. Further, the control circuit instructs the transmission circuit 2 to output the signal received by the reception circuit 1 as it is unless the received command is addressed to itself. The transmission circuit 2 outputs the data instructed by the control circuit to the voltage monitoring module located in the upper part of the daisy chain. Note that the operations of the reception circuit 1, the control circuit, the transmission circuit 2, and the like are examples, and can be arbitrarily set. Hereinafter, the description of the operation in which the reception circuit 1, the control circuit, the transmission circuit 2, and the like cooperate will be omitted.

実施の形態1にかかる電圧監視モジュールでは、受信回路1の構成に特徴の1つを有する。そこで、以下では、受信回路1について詳細に説明する。実施の形態1にかかる受信回路1は、自半導体装置(例えば、上位側の電圧監視モジュール)よりも低い電源電圧範囲の電源に基づき動作する他の半導体装置(例えば、下位側の電圧監視モジュール)に設けられる送信回路2が出力する信号電流を受信するものである。図6に実施の形態1にかかる受信回路1及び送信回路2の詳細な回路図を示す。なお、図6では、受信回路1及び送信回路2の接続関係を説明するために、上位側に位置する電圧監視モジュールに設けられる受信回路1と下位側に位置する電圧監視モジュールに設けられる送信回路2とを示した。なお、実施の形態1にかかる電圧監視モジュールには、受信回路1及び送信回路2がいずれも内蔵される。また、図6では、上位側の電圧監視モジュールと下位側の電圧監視モジュールとを接続する伝送配線LINEを示した。伝送配線LINEは、下位側の電圧監視モジュールから上位側の電圧監視モジュールに伝達される信号電流を流す配線であって、デイジーチェーンによる通信網を構成するものである。この伝送配線LINEにはモーター等からのノイズの混入経路となるものである。   The voltage monitoring module according to the first embodiment has one characteristic in the configuration of the receiving circuit 1. Therefore, the receiving circuit 1 will be described in detail below. The receiving circuit 1 according to the first embodiment includes another semiconductor device (for example, a lower voltage monitoring module) that operates based on a power supply in a power supply voltage range lower than that of the own semiconductor device (for example, a higher voltage monitoring module). The signal current output from the transmission circuit 2 provided in the receiver is received. FIG. 6 shows a detailed circuit diagram of the receiving circuit 1 and the transmitting circuit 2 according to the first embodiment. In FIG. 6, in order to explain the connection relationship between the receiving circuit 1 and the transmitting circuit 2, the receiving circuit 1 provided in the voltage monitoring module located on the upper side and the transmitting circuit provided in the voltage monitoring module located on the lower side. 2 was shown. Note that the voltage monitoring module according to the first embodiment includes both the reception circuit 1 and the transmission circuit 2. Further, FIG. 6 shows the transmission line LINE that connects the upper voltage monitoring module and the lower voltage monitoring module. The transmission line LINE is a line through which a signal current transmitted from the lower voltage monitoring module to the upper voltage monitoring module flows, and constitutes a daisy chain communication network. The transmission line LINE serves as a noise mixing path from a motor or the like.

図6に示す例では、上位側の電圧監視モジュールに設けられる受信回路1は、絶対値で30Vの電圧を有する低電位側電源電圧GNDと、絶対値で35Vの電圧を有する高電位側電源電圧VDDUと、に基づき動作する。一方、下位側の電圧監視モジュールに設けられる送信回路2は、絶対値で0Vの電圧を有する低電位側電源電圧GNDと、絶対値で5Vの電圧を有する高電位側電源電圧VDDUと、に基づき動作する。つまり、受信回路1は、異なる電源電圧範囲で動作する送信回路2から出力される信号電流を受信して受信信号を生成する。これは、電圧監視システムVMSでは、下位側の電圧監視モジュールに電源を供給する電池モジュールと、上位側の電圧監視モジュールに電源を供給する電池モジュールと、が直列に接続されるためである。   In the example shown in FIG. 6, the receiving circuit 1 provided in the upper voltage monitoring module includes a low-potential power supply voltage GND having a voltage of 30V in absolute value and a high-potential power supply voltage having a voltage of 35V in absolute value. Based on VDDU. On the other hand, the transmission circuit 2 provided in the lower voltage monitoring module is based on the low potential power supply voltage GND having a voltage of 0V in absolute value and the high potential power supply voltage VDDU having a voltage of 5V in absolute value. Operate. That is, the receiving circuit 1 receives the signal current output from the transmitting circuit 2 that operates in different power supply voltage ranges and generates a received signal. This is because in the voltage monitoring system VMS, a battery module that supplies power to the lower voltage monitoring module and a battery module that supplies power to the upper voltage monitoring module are connected in series.

図6に示すように、受信回路1は、入力段回路10、調整回路12及びコンパレータ15を有する。また、受信回路1は、NPNトランジスタTr1、NMOSトランジスタN15及びダイオードDを有する。NPNトランジスタTr1は、入力段回路10にノイズに起因した高電圧(例えば、高電位側電源電圧VDDUを超える電圧)が印加されることを防止するものである。また、NMOSトランジスタN15及びダイオードDは、入力段回路10にノイズに起因した低電圧(例えば、低電位側電源電圧GNDを下回る電圧)が印加されることを防止するものである。つまり、受信回路1は、信号電流を送信回路2から第1の配線W11に伝達する伝送配線を有し、当該伝送配線上にNPNトランジスタTr1を備える。また、受信回路1は、伝送配線と低電位側電源配線との間に接続される逆流防止回路としてNMOSトランジスタN15及びダイオードDを有する。   As illustrated in FIG. 6, the reception circuit 1 includes an input stage circuit 10, an adjustment circuit 12, and a comparator 15. The receiving circuit 1 includes an NPN transistor Tr1, an NMOS transistor N15, and a diode D. The NPN transistor Tr1 prevents a high voltage (for example, a voltage exceeding the high potential side power supply voltage VDDU) from being applied to the input stage circuit 10 due to noise. The NMOS transistor N15 and the diode D prevent the input stage circuit 10 from being applied with a low voltage due to noise (for example, a voltage lower than the low potential side power supply voltage GND). That is, the receiving circuit 1 has a transmission wiring that transmits the signal current from the transmission circuit 2 to the first wiring W11, and includes the NPN transistor Tr1 on the transmission wiring. The receiving circuit 1 includes an NMOS transistor N15 and a diode D as a backflow prevention circuit connected between the transmission line and the low potential side power supply line.

入力段回路10は、第1の抵抗(例えば、抵抗R11)、第2の抵抗(例えば、抵抗R12)、第1のカレントミラー回路(例えば、カレントミラー回路11)、第1の配線W11及び第2の配線W12を有する。   The input stage circuit 10 includes a first resistor (for example, a resistor R11), a second resistor (for example, a resistor R12), a first current mirror circuit (for example, a current mirror circuit 11), a first wiring W11, and a first wiring W11. Two wirings W12 are provided.

抵抗R11及び抵抗R12は、高電位側電源配線(例えば、高電位側電源電圧VDDUが供給される電源配線)と低電位側電源配線(例えば、低電位側電源電圧GNDが供給される電源配線)との一方に一端が接続される。   The resistor R11 and the resistor R12 include a high potential side power supply wiring (for example, a power supply wiring to which the high potential side power supply voltage VDDU is supplied) and a low potential side power supply wiring (for example, a power supply wiring to which the low potential side power supply voltage GND is supplied). One end is connected to one of the two.

カレントミラー回路11は、高電位側電源配線と低電位側電源配線との他方に第1の端子(例えば、ソース端子)が接続され、制御端子(例えば、ゲート)が共通接続される第1、第2のトランジスタ(例えば、NMOSトランジスタN11、N12)を含む。そして、カレントミラー回路11では、第1のトランジスタ(例えば、NMOSトランジスタN11)のゲートと第2の端子(例えば、ドレイン)とが互いに接続される。   In the current mirror circuit 11, a first terminal (for example, a source terminal) is connected to the other of the high potential side power supply line and the low potential side power supply line, and a control terminal (for example, a gate) is commonly connected. A second transistor (for example, NMOS transistors N11 and N12) is included. In the current mirror circuit 11, the gate of the first transistor (for example, NMOS transistor N11) and the second terminal (for example, drain) are connected to each other.

第1の配線W11は、抵抗R11とNMOSトランジスタN11のドレインとを接続する。第1の配線W11は、信号電流Iinが入力される電流入力ノードNDを有する。この第1の配線W11には、抵抗R11に流れる電流I11の大きさに応じて第1の電圧(例えば、入力電圧VA)が生成される。   The first wiring W11 connects the resistor R11 and the drain of the NMOS transistor N11. The first wiring W11 has a current input node ND to which the signal current Iin is input. A first voltage (for example, input voltage VA) is generated in the first wiring W11 according to the magnitude of the current I11 flowing through the resistor R11.

第2の配線W12は、抵抗R12とNMOSトランジスタN12のドレインとを接続する。この第2の配線W12には、抵抗R12に流れる電流I12の大きさに応じて第2の電圧(例えば、比較電圧VB)が生成される。   The second wiring W12 connects the resistor R12 and the drain of the NMOS transistor N12. A second voltage (for example, comparison voltage VB) is generated in the second wiring W12 according to the magnitude of the current I12 flowing through the resistor R12.

調整回路12は、第1の配線W11に生じる入力電圧VAと第2の配線W12に生じる比較電圧VBとの電圧差に応じて大きさが変動する調整電流Iadjを生成する。そして、調整回路12は、調整電流Iadjを第2の配線W12に与える。調整回路12は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差が定常状態よりも大きくなった場合、調整電流Iadjを第2の配線W12に与えることで電圧差を定常状態の電圧差に引き戻す。   The adjustment circuit 12 generates an adjustment current Iadj whose magnitude varies depending on the voltage difference between the input voltage VA generated in the first wiring W11 and the comparison voltage VB generated in the second wiring W12. Then, the adjustment circuit 12 supplies the adjustment current Iadj to the second wiring W12. When the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB becomes larger than the steady state, the adjustment circuit 12 applies the adjustment current Iadj to the second wiring W12 to bring the voltage difference back to the steady state voltage difference.

調整回路12は、差動増幅器13、出力トランジスタ(例えば、PMOSトランジスタP11)、第2のカレントミラー回路(例えば、カレントミラー回路14)を有する。差動増幅器13は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差に基づき制御信号の電圧レベルを変動させる。PMOSトランジスタP11は、制御信号の電圧レベルに基づき調整電流Iadjの大きさを変動させる。カレントミラー回路14は、PMOSトランジスタP11から出力される電流に基づき調整電流Iadjを生成する。カレントミラー回路14は、高電位側電源配線と低電位側電源配線との他方にソース端子が接続され、ゲート)が共通接続される第3、第4のトランジスタ(例えば、NMOSトランジスタN13、N14)を含む。そして、カレントミラー回路14では、NMOSトランジスタN13のゲートとドレインとが互いに接続される。また、カレントミラー回路14では、NMOSトランジスタN14のドレインが第2の配線W12に接続され、第2の配線W12から調整電流Iadjを引き抜く。   The adjustment circuit 12 includes a differential amplifier 13, an output transistor (for example, PMOS transistor P11), and a second current mirror circuit (for example, current mirror circuit 14). The differential amplifier 13 varies the voltage level of the control signal based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB. The PMOS transistor P11 varies the magnitude of the adjustment current Iadj based on the voltage level of the control signal. The current mirror circuit 14 generates the adjustment current Iadj based on the current output from the PMOS transistor P11. The current mirror circuit 14 includes third and fourth transistors (for example, NMOS transistors N13 and N14) having a source terminal connected to the other of the high potential side power supply wiring and the low potential side power supply wiring and a gate connected in common. including. In the current mirror circuit 14, the gate and drain of the NMOS transistor N13 are connected to each other. In the current mirror circuit 14, the drain of the NMOS transistor N14 is connected to the second wiring W12, and the adjustment current Iadj is drawn from the second wiring W12.

コンパレータ15は、入力電圧VAと比較電圧VBの大小関係に基づき受信信号DOUTの論理レベルを反転させる。また、コンパレータ15は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差が予め設定された所定の電圧差よりも大きくなったことに応じて受信信号DOUTの論理レベルを反転させる。つまり、コンパレータ15は、ヒステリシスを有する。コンパレータ15は、ヒステリシスを有することで入力電圧VA及び比較電圧VBのノイズ成分に対する耐性を向上させることが出来るが、ヒステリシスを有していなくても動作させることは可能である。   The comparator 15 inverts the logic level of the reception signal DOUT based on the magnitude relationship between the input voltage VA and the comparison voltage VB. Further, the comparator 15 inverts the logic level of the reception signal DOUT in response to the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB becoming larger than a predetermined voltage difference set in advance. That is, the comparator 15 has hysteresis. The comparator 15 can improve resistance to noise components of the input voltage VA and the comparison voltage VB by having hysteresis, but can operate even if it does not have hysteresis.

また、図6に示すように、送信回路2は、上位側に位置する電圧監視モジュールに電流Iout1を出力することでデータを転送する。このとき、送信回路2は、電流Ioutを上位側の電圧監視モジュールから下位側の電圧監視モジュールに引き込む方向で出力する。送信回路2は、送信するデータの論理レベルが第1の論理レベル(例えば、ハイレベル)であれば電流Iout1を増加させ、データの論理レベルが第2の論理レベル(例えば、ロウレベル)であれば電流Iout1を減少させる。例えば、送信回路2は、データがデータ0(例えば、論理レベルがロウレベル)であれば電流Iout1を1mA程度とし、データがデータ1(例えば、論理レベルがハイレベル)であれば電流Iout1を0mA程度とする。   As shown in FIG. 6, the transmission circuit 2 transfers data by outputting a current Iout1 to the voltage monitoring module located on the upper side. At this time, the transmission circuit 2 outputs the current Iout in a direction in which the current Iout is drawn from the upper voltage monitoring module to the lower voltage monitoring module. The transmission circuit 2 increases the current Iout1 when the logic level of data to be transmitted is the first logic level (for example, high level), and when the data logic level is the second logic level (for example, low level). The current Iout1 is decreased. For example, the transmission circuit 2 sets the current Iout1 to about 1 mA if the data is data 0 (for example, the logic level is low), and sets the current Iout1 to about 0 mA if the data is data 1 (for example, the logic level is high). And

また、図6に示すように、送信回路2は、送信データ生成部20及び出力段回路21を有する。送信データ生成部20は、制御回路(不図示)からの指示に基づきレジスタから送信対象のデータを読み出し、データの論理レベルに応じて電流Iout0を出力する。出力段回路21は、電流Iout0に応じて信号電流(例えば、Iout1)を出力する。   As illustrated in FIG. 6, the transmission circuit 2 includes a transmission data generation unit 20 and an output stage circuit 21. The transmission data generation unit 20 reads data to be transmitted from the register based on an instruction from a control circuit (not shown), and outputs a current Iout0 according to the logic level of the data. The output stage circuit 21 outputs a signal current (for example, Iout1) according to the current Iout0.

出力段回路21は、NMOSトランジスタN21〜N24を有する。NMOSトランジスタN21、N22はカレントミラー回路を構成する。また、NMOSトランジスタN23、N24はカレントミラー回路を構成する。具体的には、NMOSトランジスタN21のドレインには電流Iout0が入力される。NMOSトランジスタN21のゲートとドレインは互いに接続される。NMOSトランジスタN21のソースは、NMOSトランジスタN23のドレインに接続される。NMOSトランジスタN22のゲートは、NMOSトランジスタN21のゲートと共通に接続される。NMOSトランジスタN22のドレインは外部端子に接続され、電流Iout1を出力する。NMOSトランジスタN22のソースは、NMOSトランジスタN24のドレインに接続される。NMOSトランジスタN23のゲートとドレインは互いに接続される。NMOSトランジスタN23のソースは接地電圧GNDが供給される低電位側電源配線に接続される。NMOSトランジスタN24のゲートは、NMOSトランジスタN23のゲートと共通に接続される。NMOSトランジスタN24のソースは、低電位側電源配線に接続される。   The output stage circuit 21 includes NMOS transistors N21 to N24. The NMOS transistors N21 and N22 constitute a current mirror circuit. The NMOS transistors N23 and N24 constitute a current mirror circuit. Specifically, the current Iout0 is input to the drain of the NMOS transistor N21. The gate and drain of the NMOS transistor N21 are connected to each other. The source of the NMOS transistor N21 is connected to the drain of the NMOS transistor N23. The gate of the NMOS transistor N22 is connected in common with the gate of the NMOS transistor N21. The drain of the NMOS transistor N22 is connected to the external terminal and outputs a current Iout1. The source of the NMOS transistor N22 is connected to the drain of the NMOS transistor N24. The gate and drain of the NMOS transistor N23 are connected to each other. The source of the NMOS transistor N23 is connected to a low potential side power supply line to which the ground voltage GND is supplied. The gate of the NMOS transistor N24 is connected in common with the gate of the NMOS transistor N23. The source of the NMOS transistor N24 is connected to the low potential side power supply wiring.

実施の形態1にかかる電圧監視モジュールでは、上記受信回路1を有することで、伝送配線LINEを介して伝送信号にノイズが混入しても、正しく受信信号を生成することができる。そこで、実施の形態1にかかる受信回路1の動作について説明する。   In the voltage monitoring module according to the first exemplary embodiment, the reception circuit 1 is provided, so that a reception signal can be correctly generated even if noise is mixed in the transmission signal via the transmission line LINE. Thus, the operation of the receiving circuit 1 according to the first embodiment will be described.

まず、実施の形態1にかかる電圧監視モジュールの動作を説明するに当たり、まず、調整回路12を無効化した場合、つまり、入力段回路10のみの受信回路1の動作について説明する。この場合、調整電流Iadjは流れない(Iadj=0mA)。そこで、図7に調整回路12を無効化した実施の形態1にかかる受信回路1の動作を示すタイミングチャートを示す。   First, in describing the operation of the voltage monitoring module according to the first embodiment, first, the operation of the reception circuit 1 having only the input stage circuit 10 when the adjustment circuit 12 is invalidated, that is, the operation will be described. In this case, the adjustment current Iadj does not flow (IAdj = 0 mA). FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the receiving circuit 1 according to the first embodiment in which the adjustment circuit 12 is invalidated.

図7に示すように、調整回路12が無効である場合、電流Iinの増減にかかわらず調整電流Iadjは0mAとなる。また、図7に示した例では、入力データがデータ1を示す場合(例えば、タイミングT1〜T2、T3〜T4の期間)に電流Iinが0mAとなり、入力データがデータ0を示す場合(例えば、タイミングT2〜T3の期間)に1mA程度の大きさとなる。   As shown in FIG. 7, when the adjustment circuit 12 is invalid, the adjustment current Iadj is 0 mA regardless of increase or decrease of the current Iin. In the example shown in FIG. 7, when the input data indicates data 1 (for example, the period between timings T1 to T2 and T3 to T4), the current Iin becomes 0 mA, and the input data indicates data 0 (for example, It becomes a size of about 1 mA in the period of timing T2 to T3.

そして、電流Iinがデータ1を示す場合、電流I11と同じ大きさの電流I12がカレントミラー回路11により抵抗R12に供給される。そのため、電流Iinがデータ0を示す場合、電流I11及び電流I12は、同じ大きさになる。つまり、電流Iinがデータ0を示す場合、入力電圧VA及び比較電圧VBは同じ電圧値となる。   When the current Iin indicates data 1, the current I12 having the same magnitude as the current I11 is supplied to the resistor R12 by the current mirror circuit 11. Therefore, when the current Iin indicates data 0, the current I11 and the current I12 have the same magnitude. That is, when the current Iin indicates data 0, the input voltage VA and the comparison voltage VB have the same voltage value.

一方、電流Iinがデータ0を示す場合、電流I11は、電流Iinの増加に伴い増加する。このとき、カレントミラー回路11に流れる電流が減少するため、電流Iinがデータ0を示す場合、電流I12は減少する。そのため、電流Iinがデータ0を示す場合、電流Iinがデータ1を示す場合に比べて入力電圧VAは低く、比較電圧VBは高くなる。   On the other hand, when the current Iin indicates data 0, the current I11 increases as the current Iin increases. At this time, since the current flowing through the current mirror circuit 11 decreases, when the current Iin indicates data 0, the current I12 decreases. Therefore, when the current Iin indicates data 0, the input voltage VA is lower and the comparison voltage VB is higher than when the current Iin indicates data 1.

このように、調整回路12が無効化されている場合、入力電圧VA及び比較電圧VBは、同じ電圧までは近づくものの、電圧の大小関係が変化しないため、コンパレータ15への入力電圧の大小関係の逆転が生じない。したがって、調整回路12が無効化されている状態では、受信信号DOUTはロウレベルを維持し、正しくデータの受信を行うことができない。調整回路12は、このような入力段回路10の動作に対して調整電流Iadjを生成することで、コンパレータ15が正しく受信信号DOUTを生成できるようにする。   As described above, when the adjustment circuit 12 is invalidated, the input voltage VA and the comparison voltage VB approach the same voltage, but the magnitude relationship of the voltages does not change. There is no reversal. Therefore, in a state where the adjustment circuit 12 is disabled, the reception signal DOUT is maintained at a low level, and data cannot be received correctly. The adjustment circuit 12 generates the adjustment current Iadj for the operation of the input stage circuit 10 so that the comparator 15 can correctly generate the reception signal DOUT.

なお、以下の説明では、電流Iinがロウレベルの時の入力電圧VA及び比較電圧VBの電圧をコモン電圧Vcomと称す。このコモン電圧Vcomは、調整電流Iadjが0mAとなるか、それ以上の電流値となるかの閾値となる電圧である。つまり、調整回路12は、入力電圧VAがコモン電圧Vcom以上となった場合には調整電流Iadjを0mAで維持する。これは、調整回路12が調整電流Iadjにより比較電圧VBの電圧値をコモン電圧Vcom以上とするためには、第2の配線W12に電流を流入させる必要があるところ、調整回路12が第2の配線W12に電流を流入させるための構成を有していないためである。   In the following description, the voltage of the input voltage VA and the comparison voltage VB when the current Iin is at a low level is referred to as a common voltage Vcom. The common voltage Vcom is a voltage that serves as a threshold value for whether the adjustment current Iadj is 0 mA or a current value higher than that. That is, the adjustment circuit 12 maintains the adjustment current Iadj at 0 mA when the input voltage VA becomes equal to or higher than the common voltage Vcom. This is because, in order for the adjustment circuit 12 to make the voltage value of the comparison voltage VB equal to or higher than the common voltage Vcom by the adjustment current Iadj, it is necessary to cause a current to flow into the second wiring W12. This is because there is no configuration for allowing current to flow into the wiring W12.

続いて、調整回路12を有効化した受信回路1の動作、つまり、図6に示した受信回路1の動作について説明する。そこで、図8に実施の形態1にかかる受信回路1の動作を示すタイミングチャートを示す。図8に示す例は、ノイズの入力がない場合、又は、ノイズ波形の中点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の受信回路1の動作を示すものである。   Next, the operation of the receiving circuit 1 in which the adjustment circuit 12 is validated, that is, the operation of the receiving circuit 1 shown in FIG. 6 will be described. FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the receiving circuit 1 according to the first embodiment. The example shown in FIG. 8 shows the operation of the receiving circuit 1 when no noise is input or when noise having a voltage near the midpoint of the noise waveform is applied.

図8に示すように、調整回路12が有効に動作している場合、調整回路12が調整電流Iadjを出力し、この調整電流Iadjによって比較電圧VBの電圧を入力電圧VAの変動に追従させる。より具体的には、以下のような動作となる。   As shown in FIG. 8, when the adjustment circuit 12 is operating effectively, the adjustment circuit 12 outputs an adjustment current Iadj, and the adjustment current Iadj causes the voltage of the comparison voltage VB to follow the fluctuation of the input voltage VA. More specifically, the operation is as follows.

タイミングT11、T13では、電流Iinがデータ0からデータ1に遷移する。これに伴い、タイミングT11、T13では、電流Iinが減少するため、抵抗R11に流れる電流I11は、減少する。一方、電流I12は、タイミングT11、T13の直前の期間に調整電流Iadj(例えば、電流の大きさがIHadj)と電流I11のうちカレントミラー回路11に流れる電流とを足し合わせた大きさを有する。そして、タイミングT11、T13で、電流Iinが減少したことに応じてカレントミラー回路11に流れる電流が増加する。そのため、タイミングT11、T13では、電流I12は、電流値IHadjの大きさを有する調整電流Iadjに加算されるカレントミラー回路11から与えられる電流が増加するため、タイミングT11、T13以前の期間よりも増加する。これにより、タイミングT11、T13では、入力電圧VAが電流I11の減少により上昇するものの、比較電圧VBは電流I12の増加により減少する。そこで、調整回路12は、入力電圧VAと比較電圧VBの電圧差に基づき、調整電流Iadjを減少させ、調整電流Iadjの大きさをILadj(例えば、0mA)とする。これにより、タイミングT11〜T12の期間及びタイミングT13〜T14の期間の後半部分では、電流Iinが0mAとなる図7のタイミングT11〜T12の期間と同様に入力電圧VA及び比較電圧VBが同じ電圧(例えば、コモン電圧Vcom)となる。   At timings T11 and T13, the current Iin changes from data 0 to data 1. Accordingly, at the timings T11 and T13, the current Iin decreases, so the current I11 flowing through the resistor R11 decreases. On the other hand, the current I12 has a magnitude obtained by adding the adjustment current Iadj (for example, the current magnitude is IHadj) and the current flowing through the current mirror circuit 11 in the current I11 in the period immediately before the timings T11 and T13. Then, at the timings T11 and T13, the current flowing through the current mirror circuit 11 increases in accordance with the decrease in the current Iin. Therefore, at the timings T11 and T13, the current I12 increases from the current mirror circuit 11 added to the adjustment current Iadj having the magnitude of the current value IHadj, so that the current I12 increases from the period before the timings T11 and T13. To do. As a result, at the timings T11 and T13, the input voltage VA increases due to the decrease in the current I11, but the comparison voltage VB decreases due to the increase in the current I12. Therefore, the adjustment circuit 12 decreases the adjustment current Iadj based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB, and sets the magnitude of the adjustment current Iadj to ILadj (for example, 0 mA). Thereby, in the second half of the period from the timing T11 to T12 and the period from the timing T13 to T14, the input voltage VA and the comparison voltage VB are the same voltage (as in the period from the timing T11 to T12 in FIG. For example, the common voltage Vcom).

一方、タイミングT12では、電流Iinがデータ1からデータ0に遷移する。これに伴い、タイミングT12では、電流Iinが増加するため、抵抗R11に流れる電流I11が増加する。一方、電流I12は、タイミングT12の直前の期間に電流Iinが0mAである場合の電流I11の大きさを有する。そして、タイミングT12で、電流Iinが増加したことに応じてカレントミラー回路11に流れる電流が減少する。また、タイミングT12では、未だ調整電流Iadjが0mAである。そのため、タイミングT12では、抵抗R12に流れる電流I12が減少する。これにより、タイミングT12では、入力電圧VAが電流I11の増加により低下するものの、比較電圧VBは電流I12の減少により上昇する。そこで、調整回路12は、入力電圧VAと比較電圧VBの電圧差に基づき、調整電流Iadjを増加させ、調整電流Iadjの大きさをIHadjとする。これにより、電流I12が調整電流Iadjの増加分だけ増加し、比較電圧VBの電圧値が低下する。そして、タイミングT12〜T13の期間の後半部分では、図7のタイミングT12〜T13の期間とは異なり入力電圧VA及び比較電圧VBが同じ電圧となる。   On the other hand, at timing T12, the current Iin changes from data 1 to data 0. Accordingly, at the timing T12, the current Iin increases, so the current I11 flowing through the resistor R11 increases. On the other hand, the current I12 has the magnitude of the current I11 when the current Iin is 0 mA in the period immediately before the timing T12. At time T12, the current flowing through the current mirror circuit 11 decreases in accordance with the increase in the current Iin. At timing T12, the adjustment current Iadj is still 0 mA. Therefore, at the timing T12, the current I12 flowing through the resistor R12 decreases. Thereby, at the timing T12, the input voltage VA decreases due to the increase in the current I11, but the comparison voltage VB increases due to the decrease in the current I12. Therefore, the adjustment circuit 12 increases the adjustment current Iadj based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB, and sets the magnitude of the adjustment current Iadj to IHadj. As a result, the current I12 increases by an increase of the adjustment current Iadj, and the voltage value of the comparison voltage VB decreases. In the latter half of the period from the timing T12 to T13, the input voltage VA and the comparison voltage VB are the same voltage, unlike the period from the timing T12 to T13 in FIG.

このように、調整回路12を用いることで、受信回路1では、入力データの切り替わりに応じて入力電圧VAと比較電圧VBとの大小関係が逆転する。これにより、受信回路1では、コンパレータ15が入力データの論理レベルの切り替わりに応じて論理レベルが切り替わる受信信号DOUTを生成することができる。   Thus, by using the adjustment circuit 12, the magnitude relationship between the input voltage VA and the comparison voltage VB is reversed in the receiving circuit 1 in accordance with the switching of input data. Thereby, in the receiving circuit 1, the comparator 15 can generate the reception signal DOUT whose logic level is switched in accordance with the switching of the logic level of the input data.

次いで、ノイズ波形の上側頂点付近及び下側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の実施の形態1にかかる受信回路1の動作について説明する。まず、図9にノイズ波形の上側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の受信回路1の動作を示すタイミングチャートを示す。   Next, the operation of the receiving circuit 1 according to the first embodiment when noise having a voltage near the upper vertex and near the lower vertex of the noise waveform is applied will be described. First, FIG. 9 shows a timing chart showing the operation of the receiving circuit 1 when noise having a voltage near the upper vertex of the noise waveform is applied.

図9に示すように、ノイズの振幅が上側頂点付近となった場合、入力電圧VAがコモン電圧Vcomよりも高い電圧値で遷移する。しかし、調整回路12は、入力電圧VAがコモン電圧Vcomよりも高い電圧となった場合、第2の配線W12に電流を流入させることができないため、比較電圧VBをコモン電圧Vcomよりも高い電圧に調節することができない。従って、図9に示す例では、調整電流Iadjは、0mAを維持する。この場合においても、受信回路1は、電流I11及び電流I12は、電流Iinの増減に伴って逆の位相をもって電流値を変化させる。入力電圧VA及び比較電圧VBは、逆の位相をもって電圧が変化するが、電圧の大小関係は電流Iinの遷移に伴って逆転を繰り返す。したがって、コンパレータ15は、入力電圧VAと比較電圧VBの電圧値が逆転する毎に受信信号DOUTの論理レベルを切り替える。より具体的には、コンパレータ15は、タイミングT21〜T22の期間及びタイミングT23〜T24の期間に受信信号DOUTをハイレベルとし、タイミングT22〜T23の期間に受信信号DOUTをロウレベルとする。   As shown in FIG. 9, when the amplitude of noise is near the upper vertex, the input voltage VA transitions at a voltage value higher than the common voltage Vcom. However, when the input voltage VA becomes higher than the common voltage Vcom, the adjustment circuit 12 cannot flow current into the second wiring W12, so that the comparison voltage VB is set to a voltage higher than the common voltage Vcom. It cannot be adjusted. Therefore, in the example shown in FIG. 9, the adjustment current Iadj maintains 0 mA. Even in this case, the receiving circuit 1 changes the current values of the currents I11 and I12 with opposite phases as the current Iin increases or decreases. The input voltage VA and the comparison voltage VB change in voltage with opposite phases, but the magnitude relationship between the voltages repeatedly reverses with the transition of the current Iin. Therefore, the comparator 15 switches the logic level of the reception signal DOUT every time the voltage values of the input voltage VA and the comparison voltage VB are reversed. More specifically, the comparator 15 sets the reception signal DOUT to the high level during the period from the timing T21 to T22 and the period from the timing T23 to T24, and sets the reception signal DOUT to the low level during the period from the timing T22 to T23.

図10にノイズ波形の下側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合の受信回路1の動作を示すタイミングチャートを示す。図10に示す様に、この例では、タイミングT31、T33で電流Iinがデータ0からデータ1に遷移する。これに伴い、タイミングT31、T33では、電流Iinが減少するため、抵抗R11に流れる電流I11は、減少する。一方、電流I12は、タイミングT31、T33の直前の期間において調整電流Iadj(例えば、電流の大きさがIHadj)と電流I11のうちカレントミラー回路11に流れる電流とを足し合わせた大きさを有する。そして、タイミングT31、T33で、電流Iinが減少したことに応じてカレントミラー回路11に流れる電流が増加する。そのため、タイミングT31、T33では、電流I12は、電流値IHadjの大きさを有する調整電流Iadjに加算されるカレントミラー回路11から与えられる電流が増加するため、タイミングT31、T33以前の期間よりも増加する。これにより、タイミングT31、T33では、入力電圧VAが電流I11の減少により上昇するものの、比較電圧VBは電流I12の増加により減少する。そこで、調整回路12は、入力電圧VAと比較電圧VBの電圧差に基づき、調整電流Iadjを減少させ、調整電流Iadjの大きさをILadjとする。なお、図10に示す例では、入力電圧VAがハイレベルとなってもコモン電圧Vcomよりも小さな電圧であるため電流値ILadjは0mAよりも大きくなる。これにより、タイミングT31〜T32の期間及びタイミングT33〜T34の期間の後半部分では、入力電圧VA及び比較電圧VBが同じ電圧(例えば、コモン電圧Vcom)となる。   FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the receiving circuit 1 when noise having a voltage near the lower apex of the noise waveform is applied. As shown in FIG. 10, in this example, the current Iin transitions from data 0 to data 1 at timings T31 and T33. Accordingly, at the timings T31 and T33, the current Iin decreases, so the current I11 flowing through the resistor R11 decreases. On the other hand, the current I12 has a magnitude obtained by adding the adjustment current Iadj (for example, the current magnitude is IHadj) and the current flowing through the current mirror circuit 11 out of the current I11 in the period immediately before the timings T31 and T33. Then, at the timings T31 and T33, the current flowing through the current mirror circuit 11 increases in accordance with the decrease in the current Iin. Therefore, at the timings T31 and T33, the current I12 increases from the current mirror circuit 11 added to the adjustment current Iadj having the magnitude of the current value IHadj, so that the current I12 increases from the period before the timings T31 and T33. To do. As a result, at the timings T31 and T33, the input voltage VA increases due to the decrease in the current I11, but the comparison voltage VB decreases due to the increase in the current I12. Therefore, the adjustment circuit 12 reduces the adjustment current Iadj based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB, and sets the magnitude of the adjustment current Iadj to ILadj. In the example shown in FIG. 10, even if the input voltage VA becomes high level, the current value ILadj is larger than 0 mA because the voltage is smaller than the common voltage Vcom. As a result, the input voltage VA and the comparison voltage VB are the same voltage (for example, the common voltage Vcom) in the second half of the period from the timing T31 to T32 and the period from the timing T33 to T34.

一方、タイミングT32では、電流Iinがデータ1からデータ0に遷移する。これに伴い、タイミングT32では、電流Iinが増加するため、抵抗R11に流れる電流I11が増加する。一方、電流I32は、タイミングT32の直前の期間に電流Iinが0mAである場合の電流I11に電流値ILadjの大きさを有する調整電流Iadjを加えた大きさを有する。そして、タイミングT32で、電流Iinが増加したことに応じてカレントミラー回路11に流れる電流が減少する。また、タイミングT32では、未だ調整電流Iadjが電流値ILadjを有する。そのため、タイミングT32では、抵抗R12に流れる電流I12が減少する。これにより、タイミングT32では、入力電圧VAが電流I11の増加により低下するものの、比較電圧VBは電流I12の減少により上昇する。そこで、調整回路12は、入力電圧VAと比較電圧VBの電圧差に基づき、調整電流Iadjを増加させ、調整電流Iadjの大きさを電流値IHadjとする。これにより、電流I12が調整電流Iadjの増加分だけ増加し、比較電圧VBの電圧値が低下する。そして、タイミングT32〜T33の期間の後半部分では、入力電圧VA及び比較電圧VBが同じ電圧となる。   On the other hand, at timing T32, the current Iin changes from data 1 to data 0. Accordingly, at the timing T32, the current Iin increases, so the current I11 flowing through the resistor R11 increases. On the other hand, the current I32 has a magnitude obtained by adding the adjustment current Iadj having the magnitude of the current value ILadj to the current I11 when the current Iin is 0 mA in the period immediately before the timing T32. At time T32, the current flowing through the current mirror circuit 11 decreases in accordance with the increase in the current Iin. Further, at the timing T32, the adjustment current Iadj still has the current value ILadj. Therefore, at the timing T32, the current I12 flowing through the resistor R12 decreases. Thereby, at the timing T32, the input voltage VA decreases due to the increase in the current I11, but the comparison voltage VB increases due to the decrease in the current I12. Therefore, the adjustment circuit 12 increases the adjustment current Iadj based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB, and sets the magnitude of the adjustment current Iadj to the current value IHadj. As a result, the current I12 increases by an increase of the adjustment current Iadj, and the voltage value of the comparison voltage VB decreases. In the second half of the period from timing T32 to T33, the input voltage VA and the comparison voltage VB are the same voltage.

このように、調整回路12を用いることで、受信回路1では、ノイズ波形の上側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合、及び、下側頂点付近の電圧を有するノイズが印加された場合のいずれの場合においても、入力データの切り替わりに応じて入力電圧VAと比較電圧VBとの大小関係が逆転する。これにより、受信回路1では、ノイズが印加され場合においてもコンパレータ15が入力データの論理レベルの切り替わりに応じて論理レベルが切り替わる受信信号DOUTを生成することができる。   As described above, by using the adjustment circuit 12, in the receiving circuit 1, when noise having a voltage near the upper vertex of the noise waveform is applied and when noise having a voltage near the lower vertex is applied. In either case, the magnitude relationship between the input voltage VA and the comparison voltage VB is reversed according to the switching of the input data. Thereby, in the receiving circuit 1, even when noise is applied, the comparator 15 can generate the reception signal DOUT whose logic level is switched according to the switching of the logic level of the input data.

続いて、図11に図8〜図10に示したタイミングチャートよりも長い期間の実施の形態1にかかる送信回路1の動作を示すタイミングチャートを示す。図11に示すタイミングチャートのうち左側の図は、ノイズの混入がない場合の受信動作を示すものであり、右側の図はノイズが混入した場合の受信動作を示すものである。なお、ノイズは、例えば、周波数が数kHz〜数十kHzであり、振幅が500Vpp程度である。   Next, FIG. 11 shows a timing chart showing the operation of the transmission circuit 1 according to the first embodiment for a longer period than the timing charts shown in FIGS. The left diagram of the timing chart shown in FIG. 11 shows the reception operation when no noise is mixed, and the right diagram shows the reception operation when noise is mixed. The noise has, for example, a frequency of several kHz to several tens of kHz and an amplitude of about 500 Vpp.

図11の左図に示すように、ノイズがない場合、受信回路1は、図8に示した動作に従って送信回路2が出力した信号電流に応じて入力電圧VAと比較電圧VBを生成する。そして、受信回路1は、入力電圧VAと比較電圧VBとを比較して受信信号DOUTを生成する。この受信信号DOUTは、信号電流が入力されている期間は途切れることなく出力される。   As shown in the left diagram of FIG. 11, when there is no noise, the receiving circuit 1 generates the input voltage VA and the comparison voltage VB according to the signal current output by the transmitting circuit 2 according to the operation shown in FIG. Then, the reception circuit 1 compares the input voltage VA and the comparison voltage VB to generate a reception signal DOUT. The reception signal DOUT is output without interruption during the period in which the signal current is input.

また、図11の右図に示すように、信号電流がノイズに重畳されて入力される場合、伝送配線LINE上の信号波形は、ノイズにより大きくひずむ。図11に示す例では、混入したノイズがノイズ波形の下側である場合上側の信号が欠ける形になる。なお、ノイズは伝送配線の寄生容量を介して入力されるため、実際のノイズ波形と伝送配線上の信号波形との間には位相ずれが生じている。しかしながら、このような場合においても、実施の形態1にかかる受信回路1では、図9及び図10で説明した動作に従って比較信号VBの電圧レベルをノイズに追従させることで入力電圧VAと比較可能な電圧レベルとする。これにより、実施の形態1にかかる受信回路1は、ノイズが混入した場合においても、ノイズの混入がない場合と同様の受信信号DOUTを生成することができる。   Further, as shown in the right diagram of FIG. 11, when the signal current is input while being superimposed on the noise, the signal waveform on the transmission line LINE is greatly distorted by the noise. In the example shown in FIG. 11, when the mixed noise is on the lower side of the noise waveform, the upper signal is missing. Since noise is input through the parasitic capacitance of the transmission wiring, a phase shift occurs between the actual noise waveform and the signal waveform on the transmission wiring. However, even in such a case, the receiving circuit 1 according to the first embodiment can be compared with the input voltage VA by causing the voltage level of the comparison signal VB to follow noise in accordance with the operation described in FIGS. The voltage level. As a result, the receiving circuit 1 according to the first embodiment can generate the same received signal DOUT as when no noise is mixed even when noise is mixed.

ここで、比較例として、固定された電圧値を有する基準電圧Vrefと信号電流に基づき生成される入力電圧VAとを比較して受信信号DOUTを生成する一般的な受信回路100について説明する。そして、一般的な受信回路100と実施の形態1にかかる受信回路1とを比較検討することで受信回路1の効果について説明する。   Here, as a comparative example, a general reception circuit 100 that generates a reception signal DOUT by comparing a reference voltage Vref having a fixed voltage value with an input voltage VA generated based on a signal current will be described. The effects of the receiving circuit 1 will be described by comparing the general receiving circuit 100 and the receiving circuit 1 according to the first embodiment.

図12に一般的な受信回路100を有する電圧監視モジュールのブロック図を示す。図12に示すように受信回路100は、抵抗R102と抵抗R103とにより受信回路100に与えられる接地電圧GNDと電源電圧VDDUとを分圧して基準電圧Vrefを生成する。また、受信回路100では、抵抗R101に電流Iinを与えることで入力電圧VAを生成する。そして、受信回路100は、コンパレータ111で基準電圧Vrefと入力電圧VAとの大小関係を比較することで受信信号DOUTを生成する。   FIG. 12 shows a block diagram of a voltage monitoring module having a general receiving circuit 100. As shown in FIG. 12, the receiving circuit 100 divides the ground voltage GND and the power supply voltage VDDU given to the receiving circuit 100 by the resistors R102 and R103 to generate the reference voltage Vref. In the receiving circuit 100, the input voltage VA is generated by applying the current Iin to the resistor R101. Then, the receiving circuit 100 generates a reception signal DOUT by comparing the magnitude relationship between the reference voltage Vref and the input voltage VA by the comparator 111.

この一般的な受信回路100の動作を示すタイミングチャートを図13に示す。図13に示すタイミングチャートを図11で説明したタイミングチャートと同じノイズ波形を一般的な受信回路100に与えたものである。また、図13に示すタイミングチャートのうち左側の図は、ノイズの混入がない場合の受信動作を示すものであり、右側の図はノイズが混入した場合の受信動作を示すものである。   A timing chart showing the operation of this general receiving circuit 100 is shown in FIG. The timing chart shown in FIG. 13 is the same as the timing chart described in FIG. Further, the left diagram of the timing chart shown in FIG. 13 shows the reception operation when no noise is mixed, and the right diagram shows the reception operation when noise is mixed.

図13の左図に示すように、ノイズがない場合、一般的な受信回路100は、入力電圧VAと基準電圧Vrefとの大小関係が入力データの遷移に応じて逆転するため、実施の形態1にかかる受信回路1と同様に受信信号DOUTを生成ことができる。この受信信号DOUTは、信号電流が入力されている期間は途切れることなく出力される。   As shown in the left diagram of FIG. 13, when there is no noise, the general receiving circuit 100 has the magnitude relationship between the input voltage VA and the reference voltage Vref reversed according to the transition of the input data. The reception signal DOUT can be generated in the same manner as the reception circuit 1 according to the above. The reception signal DOUT is output without interruption during the period in which the signal current is input.

一方、図13の右図に示すように、信号電流がノイズに重畳されて入力される場合、伝送配線LINE上の信号波形は、ノイズにより大きくひずむ。図13に示す例では、混入したノイズがノイズ波形の下側である場合上側の信号が欠ける形になる。このとき、一般的な受信回路100では、ノイズ波形の上側の電圧を有するノイズに入力データが重畳されている期間に、入力電圧VAが基準電圧Vrefを下回ることができず受信信号DOUTが正しく出力されない。つまり、一般的な受信回路100のように固定された基準電圧Vrefにより入力データを判別しようとしてもノイズの混入がある場合には受信信号DOUTを生成することができない。   On the other hand, as shown in the right diagram of FIG. 13, when the signal current is superimposed on the noise, the signal waveform on the transmission line LINE is greatly distorted by the noise. In the example shown in FIG. 13, when the mixed noise is on the lower side of the noise waveform, the upper signal is missing. At this time, in the general reception circuit 100, the input voltage VA cannot fall below the reference voltage Vref and the reception signal DOUT is correctly output during the period in which the input data is superimposed on the noise having the voltage above the noise waveform. Not. That is, even if it is attempted to discriminate input data from a fixed reference voltage Vref as in a general receiving circuit 100, the reception signal DOUT cannot be generated if noise is mixed.

上記説明より、実施の形態1にかかる受信回路1では、入力段回路10、調整回路12、コンパレータ15を有する。そして、入力段回路10は、調整電流Iadjの入力がない場合に電流Iinの電流値の切り替わりに応じて互いに逆相になる入力電圧VA及び比較電圧VBを生成する。また、調整回路12は、入力電圧VAが予め設定されるコモン電圧Vcomよりも低い場合に入力電圧VAと比較電圧VBの電圧差が拡大したことに応じて調整電流Iadjを出力し、比較電圧VBを入力電圧VAと同じ電圧に調整する。そして、受信回路1は、コンパレータ15によって入力電圧VAと比較電圧VBとの大小関係を判別することで受信信号DOUTを生成する。実施の形態1にかかる受信回路1では、上記構成により、通信経路を介してノイズが印加された場合においても受信信号DOUTを途切れさせることなく生成することができる。   From the above description, the receiving circuit 1 according to the first embodiment includes the input stage circuit 10, the adjustment circuit 12, and the comparator 15. Then, the input stage circuit 10 generates an input voltage VA and a comparison voltage VB that are in opposite phases according to switching of the current value of the current Iin when the adjustment current Iadj is not input. Further, the adjustment circuit 12 outputs the adjustment current Iadj in response to the increase in the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB when the input voltage VA is lower than the preset common voltage Vcom, and the comparison voltage VB. Is adjusted to the same voltage as the input voltage VA. The receiving circuit 1 generates a reception signal DOUT by determining the magnitude relationship between the input voltage VA and the comparison voltage VB by the comparator 15. With the receiving circuit 1 according to the first exemplary embodiment, the reception signal DOUT can be generated without interruption even when noise is applied via the communication path.

また、前述したように、特許文献1に記載の回路では、伝送信号よりも高い周波数のノイズは除去できるものの、モーターノイズ等の伝送信号よりも低い周波数のノイズは除去できない問題がある。一方、実施の形態1にかかる受信回路1では、伝送信号よりも低い周波数のノイズが印加されたことに起因して信号電流から生成される入力電圧VAの電圧が上昇又は低下した場合においても受信信号DOUTを途切れることなく生成することができる。   Further, as described above, the circuit described in Patent Document 1 has a problem that noise having a frequency lower than that of the transmission signal such as motor noise cannot be removed, although noise having a frequency higher than that of the transmission signal can be removed. On the other hand, in the receiving circuit 1 according to the first embodiment, reception is performed even when the voltage of the input voltage VA generated from the signal current is increased or decreased due to the application of noise having a frequency lower than that of the transmission signal. The signal DOUT can be generated without interruption.

ここで、ノイズへの耐性を向上させる他の方法としては、実施の形態1にかかる受信回路1を用いる他に、差動信号を用いる方法が一般的に考えられる。しかしながら、伝送信号に差動信号を用いた場合、信号線が2本必要になる。このように信号線の数が増加した場合、半導体装置の端子数の増加に起因して半導体装置が大型化する、配線の本数の増加に伴いシステムの重量が増加する等の問題が発生する。   Here, as another method for improving resistance to noise, in addition to using the receiving circuit 1 according to the first embodiment, a method using a differential signal is generally considered. However, when a differential signal is used as a transmission signal, two signal lines are required. When the number of signal lines increases in this way, problems such as an increase in the size of the semiconductor device due to an increase in the number of terminals of the semiconductor device and an increase in the weight of the system accompanying an increase in the number of wirings occur.

また、特許文献1のように多段構成のインバータによりノイズを除去することでノイズ耐性を向上させた場合、回路素子数が多くなり、半導体装置の回路面積が増大する問題がある。   Further, when noise resistance is improved by removing noise with an inverter having a multistage structure as in Patent Document 1, there is a problem that the number of circuit elements increases and the circuit area of the semiconductor device increases.

また、モーターノイズ等の伝送信号よりも低い周波数のノイズを除去する方法として、一般的なものでは、入力段にローパスフィルタ等を搭載して、低周波ノイズを除去することも考えられる。しかしながら、低周波ノイズを除去するローパスフィルタは、大容量のコンデンサを用いなければならず、やはり回路面積が増大する問題、或いは、部品点数が増加する問題がある。   Further, as a general method for removing noise having a frequency lower than that of a transmission signal such as motor noise, it is conceivable to install a low-pass filter or the like in the input stage to remove low-frequency noise. However, a low-pass filter that removes low-frequency noise must use a large-capacitance capacitor, and there is still a problem that the circuit area increases or the number of parts increases.

特に、組電池は、大量の電池セルを組み合わせたものであり、一つ一つの部品及び部材の増加が、コスト及び重量に与える影響が大きい。また、組電池は、自動車に搭載されるものであり、コスト増加の問題及び部品点数の増加に伴う重量増大の問題は、特に大きな問題となる。   In particular, the assembled battery is a combination of a large number of battery cells, and the increase in each component and member has a great influence on the cost and weight. In addition, the assembled battery is mounted on an automobile, and the problem of an increase in cost and the problem of an increase in weight accompanying an increase in the number of parts are particularly serious problems.

このような問題に対して、実施の形態1にかかる受信回路1では、単線で伝送される信号電流に基づき受信信号DOUTを生成するため、半導体装置の端子数の増加及び信号線の数の増加という問題は生じない。さらに、実施の形態1にかかる受信回路1では、多段構成の入力段及び大きな入力容量等を用いることなくノイズ耐性を向上させることができるため、回路面積を小さく抑えることができる効果を奏する。つまり、実施の形態1にかかる受信回路1を用いることで、組電池における信号伝達経路で生じるコストの増加及び部品点数の増加という課題を解決できる。   For such a problem, in the receiving circuit 1 according to the first embodiment, the reception signal DOUT is generated based on the signal current transmitted through a single line, so that the number of terminals of the semiconductor device and the number of signal lines increase. The problem does not arise. Furthermore, in the receiving circuit 1 according to the first embodiment, noise resistance can be improved without using a multi-stage input stage, a large input capacitance, and the like, so that the circuit area can be reduced. That is, by using the receiving circuit 1 according to the first embodiment, it is possible to solve the problems of an increase in cost and an increase in the number of parts that occur in the signal transmission path in the assembled battery.

実施の形態2
上述した詳細な説明では、低電位側に配置される電池モジュールEMnのセル電圧を監視する電圧監視モジュールVMMnから高電位側に配置される電池モジュールEM1のセル電圧を監視する電圧監視モジュールVMM1に向かってデータ或いはコマンドを伝達するアップストリーム経路で用いられる送信回路2及び受信回路1について説明した。
Embodiment 2
In the above detailed description, the voltage monitoring module VMMn for monitoring the cell voltage of the battery module EMn arranged on the low potential side is changed to the voltage monitoring module VMM1 for monitoring the cell voltage of the battery module EM1 arranged on the high potential side. The transmission circuit 2 and the reception circuit 1 used in the upstream path for transmitting data or commands have been described.

しかし、電圧監視システムでは、ダウンストリーム経路を利用してシステムを構築する場合がある。このダウンストリーム経路では、高電位側に配置される電池モジュールEM1のセル電圧を監視する電圧監視モジュールVMM1から低電位側に配置される電池モジュールEMnのセル電圧を監視する電圧監視モジュールVMMnに向かってデータ或いはコマンドを伝達する。そこで、実施の形態2では、自半導体装置(例えば、下位側の電圧監視モジュール)よりも高い電源電圧範囲の電源に基づき動作する他の半導体装置(例えば、上位側の電圧監視モジュール)に設けられる送信回路4が出力する信号電流を受信する受信回路3について説明する。以下で、この実施の形態2にかかる電圧監視システムVMS及び実施の形態2にかかる受信回路について説明する。なお、実施の形態2において、実施の形態1と同じ構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。   However, in a voltage monitoring system, a system may be constructed using a downstream path. In this downstream path, from the voltage monitoring module VMM1 that monitors the cell voltage of the battery module EM1 arranged on the high potential side to the voltage monitoring module VMMn that monitors the cell voltage of the battery module EMn arranged on the low potential side. Transmit data or commands. Therefore, in the second embodiment, the semiconductor device is provided in another semiconductor device (for example, a higher-side voltage monitoring module) that operates based on a power supply in a power supply voltage range higher than that of the own semiconductor device (for example, a lower-side voltage monitoring module). The receiving circuit 3 that receives the signal current output from the transmitting circuit 4 will be described. The voltage monitoring system VMS according to the second embodiment and the receiving circuit according to the second embodiment will be described below. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

そこで、実施の形態2における電圧監視モジュールVMM1〜VMMn及びセルモニタ部CMUの接続関係を示す電圧監視システムVMSの要部のブロック図を図14に示す。図14に示すように、実施の形態2にかかる電圧監視システムVMSでは、アップストリーム配線網UPLとダウンストリーム配線網DNLを有する。このように、実施の形態2にかかる電圧監視システムVMSでは、アップストリームで用いられる配線網とダウンストリームで用いられる配線網を個別に設ける。そして、実施の形態2にかかる電圧監視モジュールでは、通信回路がアップストリーム用受信回路とダウンストリーム用受信回路とを有する。ここで、アップストリーム用受信回路には、実施の形態1にかかる受信回路1が用いられる。そして、実施の形態2では、ダウンストリーム用受信回路として用いられる受信回路について説明する。   Therefore, FIG. 14 shows a block diagram of the main part of the voltage monitoring system VMS showing the connection relationship between the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn and the cell monitoring unit CMU in the second embodiment. As shown in FIG. 14, the voltage monitoring system VMS according to the second embodiment includes an upstream wiring network UPL and a downstream wiring network DNL. As described above, in the voltage monitoring system VMS according to the second embodiment, the wiring network used in the upstream and the wiring network used in the downstream are separately provided. In the voltage monitoring module according to the second embodiment, the communication circuit includes an upstream receiving circuit and a downstream receiving circuit. Here, the receiving circuit 1 according to the first embodiment is used as the upstream receiving circuit. In the second embodiment, a receiving circuit used as a downstream receiving circuit will be described.

続いて、図15に、実施の形態2にかかる電圧監視システムVMSにおける電圧監視モジュールの制御手順を示すタイミングチャートを示す。図15に示すように、電圧監視システムVMSでは、上位システムである電池管理部BMUからの指示に基づきセルモニタ部CMUが第1の命令(例えば、電圧監視動作開始命令VMSTを発行することで、電圧監視モジュールに電圧監視動作の開始を指示する。図15に示す例では、セルモニタ部CMUが電圧監視モジュールVMM2を指定して電圧監視動作開始命令VMSTを発行する。そして、電圧監視動作開始命令VMSTは、まず、デイジーチェーンの最下位に位置する電圧監視モジュールVMMnに受信される。しかし、電圧監視モジュールVMMnは、電圧監視動作開始命令VMSTが自身宛でないため、受信した電圧監視動作開始命令VMSTを次段に位置する電圧監視モジュールVMMn−1に送信する。このようにして、電圧監視システムVMSでは、受信した命令が自身宛でない場合、命令を受信した電圧監視モジュールは次段の電圧監視モジュールに順次送信する。   FIG. 15 is a timing chart illustrating a control procedure of the voltage monitoring module in the voltage monitoring system VMS according to the second embodiment. As shown in FIG. 15, in the voltage monitoring system VMS, the cell monitoring unit CMU issues a first command (for example, a voltage monitoring operation start command VMST based on an instruction from the battery management unit BMU, which is a host system, to 15, the cell monitoring unit CMU designates the voltage monitoring module VMM2 and issues a voltage monitoring operation start command VMST, which is the voltage monitoring operation start command VMST. First, the voltage monitoring module VMMn located at the lowest position of the daisy chain receives the voltage monitoring operation start command VMST since the voltage monitoring operation start command VMST is not addressed to itself. To the voltage monitoring module VMMn-1 located in the stage. In the voltage monitoring system VMS, if the command received is not addressed to itself, the voltage monitoring module which has received the instruction sequence transmitted to the next stage of the voltage monitoring module.

そして、電圧監視モジュールVMM2を指定した電圧監視動作開始命令VMSTが電圧監視モジュールVMM2に達すると、電圧監視モジュールVMM2は、受信が正しく行われたことを示す応答信号ACKを出力する。また、電圧監視モジュールVMM2は、電圧測定動作開始命令VMSTに基づき電圧監視動作を開始する。一方、図15に示す例では、応答信号ACKは、電圧監視モジュールVMM2から電圧監視モジュールVMM2の界に位置する電圧監視モジュールVMMnを介してセルモニタ部CMUに送信される。   When the voltage monitoring operation start command VMST specifying the voltage monitoring module VMM2 reaches the voltage monitoring module VMM2, the voltage monitoring module VMM2 outputs a response signal ACK indicating that the reception has been performed correctly. Further, the voltage monitoring module VMM2 starts the voltage monitoring operation based on the voltage measurement operation start command VMST. On the other hand, in the example shown in FIG. 15, the response signal ACK is transmitted from the voltage monitoring module VMM2 to the cell monitoring unit CMU via the voltage monitoring module VMMn located in the field of the voltage monitoring module VMM2.

応答信号ACKを受信したセルモニタ部CMUは、電圧監視動作開始命令VMSTが正常に電圧監視モジュールVMM2に達したことを認識する。そして、セルモニタ部CMUは、電池管理部BMUからの指示に基づき測定結果の取得を行う。図15に示す例では、セルモニタ部CMUが電圧監視モジュールVMM2を指定して測定結果の送信を指示する第2の命令(例えば、電圧値出力命令GETRES)を発行する。この電圧値出力命令GETRESは、電圧監視動作開始命令VMSTと同様にデイジーチェーンを構成する電圧監視モジュールの下位から上位に向かって伝達される。そして、電圧監視モジュールVMM2が電圧値出力命令GETRESを受信すると、電圧監視モジュールVMM2は、電圧値出力命令GETRESにより示される電池セルの測定結果RESを出力する。   The cell monitoring unit CMU that has received the response signal ACK recognizes that the voltage monitoring operation start command VMST has normally reached the voltage monitoring module VMM2. Then, the cell monitoring unit CMU acquires measurement results based on an instruction from the battery management unit BMU. In the example illustrated in FIG. 15, the cell monitoring unit CMU issues a second command (for example, a voltage value output command GETRES) that designates the voltage monitoring module VMM2 and instructs transmission of the measurement result. This voltage value output command GETRES is transmitted from the lower order to the higher order of the voltage monitoring modules constituting the daisy chain, similar to the voltage monitoring operation start instruction VMST. When the voltage monitoring module VMM2 receives the voltage value output command GETRES, the voltage monitoring module VMM2 outputs the measurement result RES of the battery cell indicated by the voltage value output command GETRES.

そして、測定結果RESは、電圧監視モジュールVMM2から電圧監視モジュールVMM2の下位に位置する電圧監視モジュールVMMnを介してセルモニタ部CMUに送信される。   Then, the measurement result RES is transmitted from the voltage monitoring module VMM2 to the cell monitoring unit CMU via the voltage monitoring module VMMn positioned below the voltage monitoring module VMM2.

このように、電圧監視システムVMSでは、デイジーチェーン接続された電圧監視モジュールを介してセルモニタ部CMUが制御信号の送信と測定結果の受信とを行う。このとき、電圧監視システムVMSでは、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnがそれぞれ異なる電源電圧で動作するため、実施の形態1と同様に電圧監視モジュール間を接続する配線に流れる電流を増減させることで信号の送受信を行う。   As described above, in the voltage monitoring system VMS, the cell monitoring unit CMU transmits the control signal and receives the measurement result via the voltage monitoring modules connected in a daisy chain. At this time, in the voltage monitoring system VMS, the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn operate with different power supply voltages, respectively. Therefore, as in the first embodiment, by increasing or decreasing the current flowing through the wiring connecting the voltage monitoring modules, Send and receive.

そこで、図16に実施の形態2にかかる受信回路及び送信回路を含む電圧監視モジュールのブロック図を示す。なお、電圧監視モジュールVMM1〜VMMnはいずれも同じ構成であるため、図16では、電圧監視モジュールVMM1を電圧監視モジュールの代表例として示した。   FIG. 16 is a block diagram of a voltage monitoring module including a receiving circuit and a transmitting circuit according to the second embodiment. Since the voltage monitoring modules VMM1 to VMMn all have the same configuration, the voltage monitoring module VMM1 is shown as a representative example of the voltage monitoring module in FIG.

図16に示すように、電圧監視モジュールVMM1は、通信回路、電圧測定回路、制御回路、レジスタ、セルバランス回路、電源回路を有する。そして、通信回路には、受信回路1、3及び送信回路2、4を有する。受信回路1及び送信回路2は、アップストリーム配線網UPLを用いた通信で利用されるものである。送信回路3及び受信回路4は、ダウンストリーム配線網DNLを用いた通信で利用されるものである。受信回路4は、デイジーチェーンの上位側に位置する電圧監視モジュールから出力される電流信号を受信する。この受信回路4は、電流信号から受信信号を生成し、受信信号を制御回路に伝達する。そして、制御回路は、受信信号に基づき送信された送信された命令を分析し、受信した命令が自身宛であれば、電圧測定回路、レジスタ等に動作命令を与える。また、制御回路は、受信した命令が自身宛でなければ送信回路4に受信回路3が受信した信号をそのまま出力することを指示する。送信回路4は、制御回路により指示されたデータをデイジーチェーンの下位に位置する電圧監視モジュールに出力する。なお、受信回路1、3、制御回路、送信回路2、4等の動作は、一例であり、任意に設定することができる。以下では、受信回路1、3、制御回路、送信回路2、4等が協働した動作についての説明は省略する。
続いて、実施の形態2にかかる受信回路3について詳細に説明する。図17に実施の形態2にかかる受信回路3及び送信回路4の詳細な回路図を示す。なお、図17では、受信回路3及び送信回路4の接続関係を説明するために、上位側に位置する電圧監視モジュールに設けられる送信回路4と下位側に位置する電圧監視モジュールに設けられる受信回路3とを示した。なお、実施の形態2にかかる電圧監視モジュールには、受信回路3及び送信回路4がいずれも内蔵される。また、図17では、上位側の電圧監視モジュールと下位側の電圧監視モジュールとを接続する伝送配線LINEを示した。伝送配線LINEは、上位側の電圧監視モジュールから下位側の電圧監視モジュールに伝達される信号電流を流す配線であって、デイジーチェーンによる通信網を構成するものである。この伝送配線LINEにはモーター等からのノイズの混入経路となるものである。
As illustrated in FIG. 16, the voltage monitoring module VMM1 includes a communication circuit, a voltage measurement circuit, a control circuit, a register, a cell balance circuit, and a power supply circuit. The communication circuit includes reception circuits 1 and 3 and transmission circuits 2 and 4. The reception circuit 1 and the transmission circuit 2 are used in communication using the upstream wiring network UPL. The transmission circuit 3 and the reception circuit 4 are used in communication using the downstream wiring network DNL. The receiving circuit 4 receives a current signal output from a voltage monitoring module located on the upper side of the daisy chain. The reception circuit 4 generates a reception signal from the current signal and transmits the reception signal to the control circuit. Then, the control circuit analyzes the transmitted command transmitted based on the received signal and, if the received command is addressed to itself, gives an operation command to the voltage measurement circuit, the register, and the like. Further, if the received command is not addressed to itself, the control circuit instructs the transmission circuit 4 to output the signal received by the reception circuit 3 as it is. The transmission circuit 4 outputs the data instructed by the control circuit to the voltage monitoring module located in the lower part of the daisy chain. Note that the operations of the receiving circuits 1, 3, the control circuit, the transmitting circuits 2, 4, etc. are examples, and can be arbitrarily set. Hereinafter, the description of the operation in which the reception circuits 1 and 3, the control circuit, the transmission circuits 2 and 4, etc. cooperate will be omitted.
Next, the receiving circuit 3 according to the second embodiment will be described in detail. FIG. 17 shows a detailed circuit diagram of the receiving circuit 3 and the transmitting circuit 4 according to the second embodiment. In FIG. 17, in order to explain the connection relationship between the receiving circuit 3 and the transmitting circuit 4, the transmitting circuit 4 provided in the voltage monitoring module located on the upper side and the receiving circuit provided in the voltage monitoring module located on the lower side. 3 was shown. Note that the voltage monitoring module according to the second embodiment incorporates both the reception circuit 3 and the transmission circuit 4. In FIG. 17, the transmission line LINE for connecting the upper voltage monitoring module and the lower voltage monitoring module is shown. The transmission line LINE is a line through which a signal current transmitted from the upper voltage monitoring module to the lower voltage monitoring module flows, and constitutes a daisy chain communication network. The transmission line LINE serves as a noise mixing path from a motor or the like.

図17に示す例では、上位側の電圧監視モジュールに設けられる送信回路4は、絶対値で30Vの電圧を有する低電位側電源電圧GNDと、絶対値で35Vの電圧を有する高電位側電源電圧VDDUと、に基づき動作する。一方、下位側の電圧監視モジュールに設けられる受信回路3は、絶対値で0Vの電圧を有する低電位側電源電圧GNDと、絶対値で5Vの電圧を有する高電位側電源電圧VDDUと、に基づき動作する。つまり、受信回路3は、異なる電源電圧範囲で動作する送信回路4から出力される信号電流を受信して受信信号を生成する。これは、電圧監視システムVMSでは、下位側の電圧監視モジュールに電源を供給する電池モジュールと、上位側の電圧監視モジュールに電源を供給する電池モジュールと、が直列に接続されるためである。   In the example shown in FIG. 17, the transmission circuit 4 provided in the upper voltage monitoring module includes a low potential side power supply voltage GND having a voltage of 30V in absolute value and a high potential side power supply voltage having a voltage of 35V in absolute value. Based on VDDU. On the other hand, the receiving circuit 3 provided in the lower voltage monitoring module is based on the low potential power supply voltage GND having a voltage of 0V in absolute value and the high potential power supply voltage VDDU having a voltage of 5V in absolute value. Operate. That is, the receiving circuit 3 receives the signal current output from the transmitting circuit 4 that operates in different power supply voltage ranges and generates a received signal. This is because in the voltage monitoring system VMS, a battery module that supplies power to the lower voltage monitoring module and a battery module that supplies power to the upper voltage monitoring module are connected in series.

図17に示すように、受信回路3は、入力段回路30、調整回路32及びコンパレータ34を有する。   As illustrated in FIG. 17, the reception circuit 3 includes an input stage circuit 30, an adjustment circuit 32, and a comparator 34.

入力段回路30は、第1の抵抗(例えば、抵抗R31)、第2の抵抗(例えば、抵抗R32)、第1のカレントミラー回路(例えば、カレントミラー回路31)、第1の配線W31及び第2の配線W32を有する。   The input stage circuit 30 includes a first resistor (for example, a resistor R31), a second resistor (for example, a resistor R32), a first current mirror circuit (for example, a current mirror circuit 31), a first wiring W31, and a first wiring W31. Two wirings W32 are provided.

抵抗R31及び抵抗R32は、高電位側電源配線(例えば、高電位側電源電圧VDDUが供給される電源配線)と低電位側電源配線(例えば、低電位側電源電圧GNDが供給される電源配線)との一方に一端が接続される。   The resistor R31 and the resistor R32 are a high potential side power supply wiring (for example, a power supply wiring to which the high potential side power supply voltage VDDU is supplied) and a low potential side power supply wiring (for example, a power supply wiring to which the low potential side power supply voltage GND is supplied). One end is connected to one of the two.

カレントミラー回路31は、高電位側電源配線と低電位側電源配線との他方に第1の端子(例えば、ソース端子)が接続され、制御端子(例えば、ゲート)が共通接続される第1、第2のトランジスタ(例えば、NMOSトランジスタP31、P32)を含む。そして、カレントミラー回路31では、第1のトランジスタ(例えば、PMOSトランジスタP31)のゲートと第2の端子(例えば、ドレイン)とが互いに接続される。   In the current mirror circuit 31, a first terminal (for example, a source terminal) is connected to the other of the high potential side power supply wiring and the low potential side power supply wiring, and a control terminal (for example, a gate) is commonly connected. A second transistor (for example, NMOS transistors P31 and P32) is included. In the current mirror circuit 31, the gate of the first transistor (for example, PMOS transistor P31) and the second terminal (for example, drain) are connected to each other.

第1の配線W31は、抵抗R31とPMOSトランジスタP11のドレインとを接続する。第1の配線W31は、信号電流Iinが入力される電流入力ノードNDを有する。この第1の配線W31には、抵抗R31に流れる電流I31の大きさに応じて第1の電圧(例えば、入力電圧VA)が生成される。   The first wiring W31 connects the resistor R31 and the drain of the PMOS transistor P11. The first wiring W31 has a current input node ND to which the signal current Iin is input. A first voltage (for example, input voltage VA) is generated in the first wiring W31 according to the magnitude of the current I31 flowing through the resistor R31.

第2の配線W32は、抵抗R32とPMOSトランジスタP12のドレインとを接続する。この第2の配線W32には、抵抗R32に流れる電流I32の大きさに応じて第2の電圧(例えば、比較電圧VB)が生成される。   The second wiring W32 connects the resistor R32 and the drain of the PMOS transistor P12. A second voltage (for example, comparison voltage VB) is generated in the second wiring W32 according to the magnitude of the current I32 flowing through the resistor R32.

調整回路32は、第1の配線W31に生じる入力電圧VAと第2の配線W32に生じる比較電圧VBとの電圧差に応じて大きさが変動する調整電流Iadjを生成する。そして、調整回路32は、調整電流Iadjを第2の配線W32に与える。調整回路32は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差が定常状態よりも大きくなった場合、調整電流Iadjを第2の配線W12に与えることで電圧差を定常状態の電圧差に引き戻す。   The adjustment circuit 32 generates an adjustment current Iadj whose magnitude varies depending on the voltage difference between the input voltage VA generated in the first wiring W31 and the comparison voltage VB generated in the second wiring W32. Then, the adjustment circuit 32 supplies the adjustment current Iadj to the second wiring W32. When the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB becomes larger than that in the steady state, the adjustment circuit 32 returns the voltage difference to the steady state voltage difference by applying the adjustment current Iadj to the second wiring W12.

調整回路32は、差動増幅器33、出力トランジスタ(例えば、PMOSトランジスタP33)を有する。差動増幅器33は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差に基づき制御信号の電圧レベルを変動させる。PMOSトランジスタP33は、制御信号の電圧レベルに基づき調整電流Iadjの大きさを変動させる。また、PMOSトランジスタP33は、ドレインが第2の配線W12に接続され、第2の配線W12に調整電流Iadjを直接流入させる。   The adjustment circuit 32 includes a differential amplifier 33 and an output transistor (for example, a PMOS transistor P33). The differential amplifier 33 varies the voltage level of the control signal based on the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB. The PMOS transistor P33 varies the magnitude of the adjustment current Iadj based on the voltage level of the control signal. Further, the PMOS transistor P33 has a drain connected to the second wiring W12, and directly causes the adjustment current Iadj to flow into the second wiring W12.

コンパレータ34は、入力電圧VAと比較電圧VBの大小関係に基づき受信信号DOUTの論理レベルを反転させる。また、コンパレータ34は、入力電圧VAと比較電圧VBとの電圧差が予め設定された所定の電圧差よりも大きくなったことに応じて受信信号DOUTの論理レベルを反転させる。つまり、コンパレータ34は、ヒステリシスを有する。コンパレータ34は、ヒステリシスを有することで入力電圧VA及び比較電圧VBのノイズ成分に対する耐性を向上させることが出来るが、ヒステリシスを有していなくても動作させることは可能である。   The comparator 34 inverts the logic level of the reception signal DOUT based on the magnitude relationship between the input voltage VA and the comparison voltage VB. Further, the comparator 34 inverts the logic level of the reception signal DOUT in response to the voltage difference between the input voltage VA and the comparison voltage VB becoming larger than a predetermined voltage difference set in advance. That is, the comparator 34 has hysteresis. The comparator 34 can improve resistance to noise components of the input voltage VA and the comparison voltage VB by having hysteresis, but can operate even if it does not have hysteresis.

また、図17に示すように、送信回路4は、下位側に位置する電圧監視モジュールに電流Iout1を出力することでデータを転送する。このとき、送信回路4は、電流Ioutを上位側の電圧監視モジュールから下位側の電圧監視モジュールに流入させる方向で出力する。送信回路4は、データの論理レベルが第1の論理レベル(例えば、ハイレベル)であれば電流Iout1を増加させ、データの論理レベルが第2の論理レベル(例えば、ロウレベル)であれば電流Iout1を減少させる。例えば、送信回路4は、データがデータ0(例えば、論理レベルがロウレベル)であれば電流Iout1を1mA程度とし、データがデータ1(例えば、論理レベルがハイレベル)であれば電流Iout1を0mA程度とする。   As shown in FIG. 17, the transmission circuit 4 transfers data by outputting a current Iout1 to the voltage monitoring module located on the lower side. At this time, the transmission circuit 4 outputs the current Iout in a direction in which the current Iout flows from the upper voltage monitoring module to the lower voltage monitoring module. The transmission circuit 4 increases the current Iout1 when the data logic level is the first logic level (for example, high level), and increases the current Iout1 when the data logic level is the second logic level (for example, low level). Decrease. For example, the transmission circuit 4 sets the current Iout1 to about 1 mA if the data is data 0 (for example, the logic level is low), and sets the current Iout1 to about 0 mA if the data is data 1 (for example, the logic level is high). And

また、図17に示すように、送信回路4は、送信データ生成部40及び出力段回路41を有する。送信データ生成部40は、制御回路(不図示)からの指示に基づきレジスタから送信対象のデータを読み出し、データの論理レベルに応じて電流Iout0を出力する。出力段回路41は、電流Iout0に応じて信号電流(例えば、Iout1)を出力する。   In addition, as illustrated in FIG. 17, the transmission circuit 4 includes a transmission data generation unit 40 and an output stage circuit 41. The transmission data generation unit 40 reads data to be transmitted from the register based on an instruction from a control circuit (not shown), and outputs a current Iout0 according to the logic level of the data. The output stage circuit 41 outputs a signal current (for example, Iout1) according to the current Iout0.

出力段回路41は、PMOSトランジスタP21〜P24を有する。PMOSトランジスタP41、P42はカレントミラー回路を構成する。また、PMOSトランジスタP43、P44はカレントミラー回路を構成する。具体的には、PMOSトランジスタP41のドレインには電流Iout0が入力される。PMOSトランジスタP41のゲートとドレインは互いに接続される。PMOSトランジスタP41のソースは、PMOSトランジスタP43のドレインに接続される。PMOSトランジスタP42のゲートは、PMOSトランジスタP41のゲートと共通に接続される。PMOSトランジスタP42のドレインは外部端子に接続され、電流Iout1を出力する。PMOSトランジスタP42のソースは、PMOSトランジスタP44のドレインに接続される。PMOSトランジスタP43のゲートとドレインは互いに接続される。PMOSトランジスタP43のソースは接地電圧GNDが供給される低電位側電源配線に接続される。PMOSトランジスタP44のゲートは、PMOSトランジスタP43のゲートと共通に接続される。PMOSトランジスタP44のソースは、低電位側電源配線に接続される。   The output stage circuit 41 includes PMOS transistors P21 to P24. The PMOS transistors P41 and P42 constitute a current mirror circuit. The PMOS transistors P43 and P44 constitute a current mirror circuit. Specifically, the current Iout0 is input to the drain of the PMOS transistor P41. The gate and drain of the PMOS transistor P41 are connected to each other. The source of the PMOS transistor P41 is connected to the drain of the PMOS transistor P43. The gate of the PMOS transistor P42 is connected in common with the gate of the PMOS transistor P41. The drain of the PMOS transistor P42 is connected to the external terminal and outputs a current Iout1. The source of the PMOS transistor P42 is connected to the drain of the PMOS transistor P44. The gate and drain of the PMOS transistor P43 are connected to each other. The source of the PMOS transistor P43 is connected to a low potential side power supply line to which the ground voltage GND is supplied. The gate of the PMOS transistor P44 is connected in common with the gate of the PMOS transistor P43. The source of the PMOS transistor P44 is connected to the low potential side power supply wiring.

なお、図17では、受信回路4は、NPNトランジスタTr2を有する。NPNトランジスタTr2は、出力段回路41にノイズに起因した高電圧(例えば、高電位側電源電圧VDDUを超える電圧)が印加されることを防止するものである。   In FIG. 17, the receiving circuit 4 includes an NPN transistor Tr2. The NPN transistor Tr2 prevents the output stage circuit 41 from being applied with a high voltage due to noise (for example, a voltage exceeding the high potential side power supply voltage VDDU).

続いて、実施の形態2にかかる受信回路2の動作について説明する。実施の形態1にかかる受信回路1は、アップストリームの経路で通信が行われるため、電流信号が受信回路1から引き抜かれる方向で入力される。そのため、実施の形態1にかかる受信回路1では、高電位側電源配線に接続される第1の抵抗R11に流れる電流I11を信号電流により変動させて入力電圧VAを生成する必要があった。しかしながら、実施の形態2にかかる受信回路3は、ダウンストリームの経路で行われる通信に対応するため、信号電流が受信回路3に流入する方向で入力される。そのため、実施の形態2にかかる受信回路3では、低電位側電源配線に接続される第1の抵抗R31に流れる電流I31を信号電流により変動させて入力電圧VAを生成する必要がある。   Subsequently, an operation of the receiving circuit 2 according to the second exemplary embodiment will be described. Since the receiving circuit 1 according to the first embodiment performs communication through the upstream path, the current signal is input in the direction in which the current signal is extracted from the receiving circuit 1. Therefore, in the receiving circuit 1 according to the first embodiment, it is necessary to generate the input voltage VA by changing the current I11 flowing through the first resistor R11 connected to the high-potential-side power supply wiring by the signal current. However, the receiving circuit 3 according to the second embodiment is input in the direction in which the signal current flows into the receiving circuit 3 in order to cope with communication performed in the downstream path. Therefore, in the receiving circuit 3 according to the second exemplary embodiment, it is necessary to generate the input voltage VA by changing the current I31 flowing through the first resistor R31 connected to the low-potential-side power supply wiring according to the signal current.

このようなことから、実施の形態2にかかる受信回路3は、上述した図17で示した構成を有する。そして、受信回路3は、電流Iinにより、電流I31を変動させると共に、カレントミラー回路31を用いて第2の抵抗R32に流れる電流I32を変動させる。これにより、入力電圧VAと比較電圧VBは互いに逆相の変動となる。   For this reason, the receiving circuit 3 according to the second embodiment has the configuration shown in FIG. Then, the receiving circuit 3 varies the current I31 by the current Iin, and varies the current I32 flowing through the second resistor R32 using the current mirror circuit 31. As a result, the input voltage VA and the comparison voltage VB have opposite phase fluctuations.

また、実施の形態2にかかる受信回路3では、比較電圧VBを入力電圧VAに引き寄せるためには、調整電流Iadjを第2の配線W12に流入させて電流I32を増減させる必要がある。つまり、受信回路3では、入力電圧VAがコモン電圧Vcomより低い場合には、実施の形態1にかかる受信回路1と同様に調整電流Iadjを出力しない。   In the receiving circuit 3 according to the second embodiment, in order to draw the comparison voltage VB to the input voltage VA, it is necessary to increase or decrease the current I32 by causing the adjustment current Iadj to flow into the second wiring W12. That is, in the reception circuit 3, when the input voltage VA is lower than the common voltage Vcom, the adjustment current Iadj is not output as in the reception circuit 1 according to the first embodiment.

このようなことから、実施の形態2にかかる受信回路3では、入力電圧VAがコモン電圧Vcomよりも低い状態では、調整電流Iadjの出力を停止して、入力電圧VAと比較電圧VBとの比較により受信信号DOUTを生成する。この動作は、図9で示した実施の形態1にかかる受信回路1の動作と同じ動作原理に基づくものである。   For this reason, in the receiving circuit 3 according to the second embodiment, when the input voltage VA is lower than the common voltage Vcom, the output of the adjustment current Iadj is stopped and the comparison between the input voltage VA and the comparison voltage VB is performed. To generate a reception signal DOUT. This operation is based on the same operation principle as that of the reception circuit 1 according to the first embodiment shown in FIG.

また、実施の形態2にかかる受信回路3では、入力電圧VAがコモン電圧Vcom以上となる状態では、調整電流Iadjを出力して、比較電圧VBを入力電圧VAに引き戻す動作を行った上で、2つの電圧を比較して受信信号DOUTを生成する。この動作は、図8及び図10で示した実施の形態1にかかる受信回路1の動作と同じ動作原理に基づくものである。   In the receiving circuit 3 according to the second embodiment, in a state where the input voltage VA is equal to or higher than the common voltage Vcom, the adjustment current Iadj is output and the comparison voltage VB is returned to the input voltage VA. The received signal DOUT is generated by comparing the two voltages. This operation is based on the same operation principle as the operation of the receiving circuit 1 according to the first embodiment shown in FIGS.

上記説明より、実施の形態2にかかる受信回路3では、流入する信号電流に対応して実施の形態1にかかる受信回路1の回路構成を改良することで、ダウンストリームの経路を介して送信される伝達信号をノイズの混入にかかわらず受信信号DOUTとすることができる。   From the above description, the receiving circuit 3 according to the second embodiment is transmitted via the downstream path by improving the circuit configuration of the receiving circuit 1 according to the first embodiment in response to the inflowing signal current. The transmission signal can be the reception signal DOUT regardless of noise.

また、実施の形態2にかかる受信回路3においても、ノイズ除去にコンデンサ、差動信号或いは多段構成の回路を用いる必要がない。そのため、実施の形態2にかかる受信回路3においても、実施の形態1にかかる受信回路1と同様に、回路面積の抑制及び部品点数の削減という効果を得ることができる。   In the receiving circuit 3 according to the second embodiment, it is not necessary to use a capacitor, a differential signal, or a multistage circuit for noise removal. Therefore, also in the receiving circuit 3 according to the second exemplary embodiment, as in the receiving circuit 1 according to the first exemplary embodiment, it is possible to obtain the effects of suppressing the circuit area and reducing the number of components.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

1、3 受信回路
2、4 送信回路
10、30 入力段回路
11、14、31 カレントミラー回路
12、32 調整回路
13、33 差動増幅器
15、34 コンパレータ
20、40 送信データ生成部
21、41 出力段回路
211 出力段回路
R11、R21、R31、R32 抵抗
Tr1、Tr2 NPNトランジスタ
N11〜N15 NMOSトランジスタ
N21〜N24 NMOSトランジスタ
P11、P31〜P33 PMOSトランジスタ
P41、P42 PMOSトランジスタ
D ダイオード
LINE 伝送配線
W11 第1の配線
W12 第2の配線
ND 電流入力ノード
I11、I12 電流
Iin 電流
Iadj 調整電流
Iout0、Iout1 電流
VA 入力電圧
VB 比較電圧
VDDU 高電位側電源電圧
GND 低電位側電源電圧
UPL アップストリーム配線網
DNL ダウンストリーム配線網
1, 3 Receiving circuit 2, 4 Transmitting circuit 10, 30 Input stage circuit 11, 14, 31 Current mirror circuit 12, 32 Adjustment circuit 13, 33 Differential amplifier 15, 34 Comparator 20, 40 Transmission data generating unit 21, 41 Output Stage circuit 211 Output stage circuit R11, R21, R31, R32 Resistance Tr1, Tr2 NPN transistor N11-N15 NMOS transistor N21-N24 NMOS transistor P11, P31-P33 PMOS transistor P41, P42 PMOS transistor D Diode LINE Transmission wiring W11 Wiring W12 Second wiring ND Current input node I11, I12 Current Iin Current Iadj Adjustment current Iout0, Iout1 Current VA Input voltage VB Comparison voltage VDDU High potential side power supply voltage GND Low potential side power supply Pressure UPL upstream wiring network DNL downstream distribution network

Claims (11)

送信回路から出力される信号電流を受信して受信信号を生成する受信回路を有する半導体装置であって、
前記受信回路は、
高電位側電源配線と低電位側電源配線との一方に一端が接続される第1、第2の抵抗と、
前記高電位側電源配線と前記低電位側電源配線との他方に第1の端子が接続され、制御端子が共通接続される第1、第2のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタの前記制御端子と第2の端子とが互いに接続される第1のカレントミラー回路と、
前記第1の抵抗と前記第1のトランジスタの前記第2の端子とを接続し、前記信号電流が入力される電流入力ノードを有する第1の配線と、
前記第2の抵抗と前記第2のトランジスタの第2の端子とを接続する第2の配線と、
前記第1の配線に生じる第1の電圧と前記第2の配線に生じる第2の電圧との電圧差に応じて大きさが変動する調整電流を生成して、当該調整電流を前記第2の配線に与える調整回路と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧の大小関係に基づき前記受信信号の論理レベルを反転させるコンパレータと、を有する半導体装置。
A semiconductor device having a reception circuit that receives a signal current output from a transmission circuit and generates a reception signal,
The receiving circuit is
A first resistor and a second resistor, one end of which is connected to one of the high potential side power supply wiring and the low potential side power supply wiring;
A first terminal connected to the other of the high-potential-side power supply wiring and the low-potential-side power supply wiring, and a control terminal connected in common; the control of the first transistor A first current mirror circuit in which a terminal and a second terminal are connected to each other;
A first wiring connecting the first resistor and the second terminal of the first transistor and having a current input node to which the signal current is input;
A second wiring connecting the second resistor and the second terminal of the second transistor;
An adjustment current that varies in magnitude according to a voltage difference between a first voltage generated in the first wiring and a second voltage generated in the second wiring is generated, and the adjustment current is supplied to the second wiring. Adjustment circuit for wiring,
A semiconductor device comprising: a comparator that inverts the logic level of the received signal based on a magnitude relationship between the first voltage and the second voltage.
前記調整回路は、前記第1の電圧と前記第2の電圧との電圧差が定常状態よりも大きくなった場合、前記調整電流を前記第2の配線に与えることで前記電圧差を前記定常状態の電圧差に引き戻す請求項1に記載の半導体装置。   When the voltage difference between the first voltage and the second voltage is larger than a steady state, the adjustment circuit applies the adjustment current to the second wiring to provide the voltage difference to the steady state. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is pulled back to the voltage difference. 前記調整回路は、
前記第1の電圧と前記第2の電圧との電圧差に基づき制御信号の電圧レベルを変動させる差動増幅器と、
前記制御信号の電圧レベルに基づき前記調整電流の大きさを変動させる出力トランジスタと、を有する請求項1に記載の半導体装置。
The adjustment circuit includes:
A differential amplifier that varies a voltage level of a control signal based on a voltage difference between the first voltage and the second voltage;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: an output transistor that varies a magnitude of the adjustment current based on a voltage level of the control signal.
前記調整回路は、前記出力トランジスタから出力される電流に基づき前記調整電流を生成する第2のカレントミラー回路を有する請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the adjustment circuit includes a second current mirror circuit that generates the adjustment current based on a current output from the output transistor. 前記コンパレータは、前記第1の電圧と前記第2の電圧との電圧差が予め設定された所定の電圧差よりも大きくなったことに応じて前記受信信号の論理レベルを反転させる請求項1に記載の半導体装置。   2. The comparator according to claim 1, wherein the comparator inverts the logic level of the received signal in response to a voltage difference between the first voltage and the second voltage being larger than a predetermined voltage difference. The semiconductor device described. 前記信号電流を前記送信回路から前記第1の配線に伝達する伝送配線と、
前記伝送配線と前記低電位側電源配線との間に接続される逆流防止回路と、を有する請求項1に記載の半導体装置。
Transmission wiring for transmitting the signal current from the transmission circuit to the first wiring;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a backflow prevention circuit connected between the transmission wiring and the low potential side power supply wiring.
前記受信回路は、自半導体装置よりも低い電源電圧範囲の電源に基づき動作する他の半導体装置に設けられる前記送信回路が出力する前記信号電流を受信する請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiving circuit receives the signal current output from the transmitting circuit provided in another semiconductor device that operates based on a power supply having a lower power supply voltage range than the semiconductor device. 前記受信回路は、自半導体装置よりも高い電源電圧範囲の電源に基づき動作する他の半導体装置に設けられる前記送信回路が出力する前記信号電流を受信する請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the reception circuit receives the signal current output from the transmission circuit provided in another semiconductor device that operates based on a power supply having a higher power supply voltage range than the semiconductor device. 直列に接続される複数の電池セルのそれぞれの電圧値を測定する測定回路と、
前記測定回路によって測定結果を格納するレジスタと、
前記測定回路及び前記送信回路の動作を制御する制御回路と、をさらに有し、
前記制御回路は、前記受信回路を介して得た制御コマンドに基づき前記測定回路及び前記送信回路を制御する請求項1に記載の半導体装置。
A measurement circuit for measuring the voltage value of each of a plurality of battery cells connected in series;
A register for storing a measurement result by the measurement circuit;
A control circuit that controls operations of the measurement circuit and the transmission circuit, and
The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit controls the measurement circuit and the transmission circuit based on a control command obtained via the reception circuit.
前記制御コマンドは、少なくとも、前記測定回路による前記複数の電池セルの電圧値の測定を指示する第1の命令と、前記測定結果の送信を指示する第2の命令と、を含む請求項9に記載の半導体装置。   The control command includes at least a first command for instructing measurement of a voltage value of the plurality of battery cells by the measurement circuit, and a second command for instructing transmission of the measurement result. The semiconductor device described. それぞれが少なくとも1つの電池セルの状態を測定し、デイジーチェーン接続される複数の電池監視モジュールと、
前記複数の電池監視モジュールの間を接続する通信線と、
前記複数の電池監視モジュールから前記電池セルの測定結果の取得するセルモニタ部と、を有し、
前記複数の電池監視モジュールは、それぞれ、
上位側と下位側の一方に位置する電池監視モジュールに出力する信号電流の電流値を送信信号の論理レベルに応じて切り替える送信回路と、
上位側と下位側の他方に位置する電池監視モジュールから出力される信号電流に基づき受信信号を生成する受信回路と、を含み、
前記受信回路は、
高電位側電源配線と低電位側電源配線との一方に一端が接続される第1、第2の抵抗と、
前記高電位側電源配線と前記低電位側電源配線との他方に第1の端子が接続され、制御端子が共通接続される第1、第2のトランジスタを含み、前記第1のトランジスタの前記制御端子と第2の端子とが互いに接続される第1のカレントミラー回路と、
前記第1の抵抗と前記第1のトランジスタの前記第2の端子とを接続し、前記信号電流が入力される電流入力ノードを有する第1の配線と、
前記第2の抵抗と前記第2のトランジスタの第2の端子とを接続する第2の配線と、
前記第1の配線に生じる第1の電圧と前記第2の配線に生じる第2の電圧との電圧差に応じて大きさが変動する調整電流を生成して、当該調整電流を前記第2の配線に与える調整回路と、
前記第1の電圧と前記第2の電圧の大小関係に基づき前記受信信号の論理レベルを反転させるコンパレータと、を有する電圧監視システム。
A plurality of battery monitoring modules each measuring the state of at least one battery cell and daisy chained;
A communication line connecting the plurality of battery monitoring modules;
A cell monitoring unit for obtaining measurement results of the battery cells from the plurality of battery monitoring modules;
Each of the plurality of battery monitoring modules is
A transmission circuit that switches the current value of the signal current output to the battery monitoring module located on one of the upper side and the lower side according to the logic level of the transmission signal;
A reception circuit that generates a reception signal based on a signal current output from a battery monitoring module located on the other of the upper side and the lower side, and
The receiving circuit is
A first resistor and a second resistor, one end of which is connected to one of the high potential side power supply wiring and the low potential side power supply wiring;
A first terminal connected to the other of the high-potential-side power supply wiring and the low-potential-side power supply wiring, and a control terminal connected in common; the control of the first transistor A first current mirror circuit in which a terminal and a second terminal are connected to each other;
A first wiring connecting the first resistor and the second terminal of the first transistor and having a current input node to which the signal current is input;
A second wiring connecting the second resistor and the second terminal of the second transistor;
An adjustment current that varies in magnitude according to a voltage difference between a first voltage generated in the first wiring and a second voltage generated in the second wiring is generated, and the adjustment current is supplied to the second wiring. Adjustment circuit for wiring,
A voltage monitoring system comprising: a comparator that inverts the logic level of the received signal based on a magnitude relationship between the first voltage and the second voltage.
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